[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

说明书

本发明为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，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。该控制装置使用两个信号发生器，产生间歇性脉冲序列，能引导超声限制在某一个区域内，实现特定区域的精准刺激。

技术领域

本发明属于神经调控技术领域，涉及一种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。

背景技术

发生于中枢神经系统、周围神经系统、植物神经系统的以感觉、运动、意识、植物神经功能障碍为主要表现的疾病称神经疾病。目前常用的神经调节技术包括：侵入性技术和非侵入性技术，每种技术既有不同的刺激方法，也有不同的优点与局限性。物理(如声、光、电、磁等)或化学(如注射药物等)方法操作简单，但缺乏靶向性而且有许多生理上的副作用；电刺激法，如深度脑刺激，目前主要应用将刺激电极植入大脑深部特定核团，同时将脉冲发生器植入锁骨区皮下，通过微电流刺激来治疗运动障碍性疾病，虽然刺激的靶向性强但要求对大脑植入电极，手术存在较大的危险性；技术较成熟的经颅磁刺激与经颅直流电刺激虽然不需要侵入性手术，但存在刺激的深度不够与低分辨率的问题；经颅磁刺激原理：在头皮附近施加一定强度脉冲磁场，头部脑组织在脉冲磁场的刺激下诱导产生电流，进而刺激脑组织，该方法刺激深度浅(空间分辨率低)，对于脑深部组织刺激准确性较差。

由于以上原因，人们一直探索一种新的神经调控技术，既操作简单，又不用手术，同时还能够精准有效地调控大脑。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种操作简单，非侵入式的经颅磁声电刺激脑调控装置和经颅磁声电刺激脑调控方法。该控制装置使用两个信号发生器，产生间歇性脉冲序列，能引导超声限制在某一个区域内，实现特定区域的精准刺激。该调控方法精度比较高，能实现精确控制。

本发明的作用原理是：大鼠头部至于静磁场中，超声换能器发出的脉冲超声经装有耦合剂的准直器后传播到头部中，神经组织中的离子在静磁场和脉冲超声的共同作用下受到洛伦兹力，离子定向移动产生感应电流，进而达到刺激神经组织的目的，通过采集大鼠大脑皮层信号，分析刺激前后信号幅值来表征刺激效果，如果应该用于人，也是采集人大脑皮层脑电信号，分析刺激前后信号的幅值。

本发明的技术方案是：

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。

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，