[发明专利]经颅磁声电刺激脑调控装置与经颅磁声电刺激脑调控方法

权利要求书

1.一种经颅磁声电刺激脑调控装置，包括脉冲信号发生器、射频功率放大器、超声换能器，永磁体、操作台；其特征在于，该装置还包括数字信号发生器、准直器，其中数字信号发生器的输出端同轴连接线与脉冲信号发生器的输入端相连后，再与射频功率放大器输入端连接；射频功率放大器输出端通过同轴连接线与超声换能器连接，且超声换能器前端与装有耦合剂的准直器粘合，在操作台两侧放置永磁体，两个永磁体关于准直器的出口轴线对称；超声换能器位于两个永磁体中上方，两个永磁体与超声换能器的轴线相互平行。

2.根据权利要求1所述的调控装置，其特征在于，所述数字信号发生器基波频率在0.5MHz～1MHz之间，重复频率在1MHz～2.5KHz之间；

所述脉冲信号发生器调制频率在100Hz～200Hz之间；

所述射频功率放大器的增益52±1.5dB；

所述超声换能器的直径为15mm～20mm；

所述准直器宽口直径为20mm，窄口直径为2mm，长50mm；

永磁体使用的是圆柱形的磁铁，圆柱形的底面固定在操作台上；

在基波、重复频率、调制频率参数匹配下获得能使得大脑神经组织活性达到最稳定的间歇性脉冲超声波。

3.根据权利要求1所述的调控装置，其特征在于，该调控装置还包括智能处理设备，智能处理设备中设置有计算分析处理模块，

所述计算分析模块加载有局部场电位信号分析程序：

对获得的大脑信号使用50Hz滤波器滤除工频50Hz干扰，获得离散序列；将每个离散序列X等分为n个区域，计算每个区域中的分布密度得到通道变量X在各个区域的概率p(x_i)，计算任意两个通道变量之间的互信息，根据公式(6)计算两个通道变量的互信息值：

I(X,Y)＝H(X)+H(Y)-H(X,Y) (6)；

其中，X表示一个通道的数据，Y表示另一个通道的数据，H(X)和H(Y)分别为X和Y的期望值；H(X,Y)为两个通道变量的联合期望值，

联合期望值通过公式(5)获得，

其中，x_i、y_j表示第i、j个区域的时间序列，I(x_i)、I(y_i)分别表示x_i、y_i的信息量，p(x_i)、p(y_j)分别表示x_i、y_j发生的概率，p(x_i,y_j)表示二者联合发生的概率；i、j＝1，2，…，n；

获得对照信号和磁声刺激的大脑信号的所有通道两两之间的互信息值；

利用获得的互信息数据，根据公式(7)计算每个通道的聚类系数C，并获得所有通道的聚类系数，求取所有通道的平均聚类系数，比较刺激前后的两组信号的平均聚类系数；

其中，E_m为某一节点与其他节点的实际连接的数目，k_m为m节点互信息值超过设定活跃阈值的所有互信息值的数量，(k_m(k_m-1)/2)为最大连接数，m表示通道数。

4.一种经颅磁声电刺激脑调控方法，包括以下步骤：

(1)待调控对象的头部配戴脑电采集设备，采集无刺激下的脑电信号，作为对照信号；

(2)将超声换能器与准直器粘合，依次连接射频功率放大器、脉冲信号发生器、数字信号发生器，

(3)将待调控对象的头部放置在操作台上，置于两个永磁体之间；

(3)数字信号发生器经由脉冲信号发生器产生调制的间歇性脉冲超声波，脉冲超声信号经过射频功率放大器放大后，传递给超声换能器，超声换能器进而发出脉冲超声波；

(4)超声换能器发出的脉冲超声波经过装有耦合剂的准直器聚焦后到达待调控对象的头部，磁场方向与超声方向要垂直，神经组织在静磁场和脉冲聚焦超声的共同作用下，产生感应电流，进而刺激神经组织；

(5)脑电采集设备采集磁声刺激下的大脑信号，将磁声刺激下的大脑信号和对照信号输入计算分析模块，计算分析模块用于分析刺激信号相对于无刺激对照信号的变化程度。