[发明专利]一种经颅磁声刺激及刺激电流监测装置和方法

权利要求书

1.一种经颅磁声刺激及刺激电流监测装置，其特征在于，所述装置包括：

脉冲激励源、超声换能器、第一磁体、第二磁体、磁场传感器阵列以及控制单元；

所述脉冲激励源用于发射微秒级脉冲激励信号，并激励所述超声换能器产生超声波，所述超声换能器产生聚焦超声波作用于刺激区域；

所述第一磁铁和所述第二磁铁用于产生磁场，与超声波共同作用产生刺激电流；

所述磁场传感器阵列用于检测磁声刺激电流激发的脉冲磁场信号；

所述控制单元用于同步所述脉冲激励源和所述磁场传感器，所述控制单元还用于处理脉冲磁场信号，并计算刺激电流的电流密度。

2.根据权利要求1所述的经颅磁声刺激及刺激电流监测装置，其特征在于，所述磁场传感器阵列中的单个磁场传感器包括：三分量检测线圈、前置放大器、积分器、带通滤波器以及后置放大器；所述三分量检测线圈、所述前置放大器、所述积分器、所述带通滤波器以及所述后置放大器依次连接。

3.一种经颅磁声刺激及刺激电流监测方法，其特征在于，所述监测方法应用于如权利要求1-2任意一项所述的装置，所述方法包括：

根据刺激目标区域计算系数矩阵；

进行脑部刺激时，通过部署在脑部周围的磁场传感器阵列同步检测刺激电流激发的脉冲磁场信号；

根据设定的计算时间步长，基于所述系数矩阵和所述脉冲磁场信号确定所有计算时刻的刺激电流的电流密度。

4.根据权利要求3所述的经颅磁声刺激及刺激电流监测方法，其特征在于，基于所述系数矩阵和所述脉冲磁场信号确定每个计算时刻的刺激电流的电流密度具体采用以下公式：

b^k＝AJ^k

其中，A表示系数矩阵，b^k表示第k个计算时刻的脉冲磁场信号向量，J^k表示第k个计算时刻的电流密度向量。

5.根据权利要求4所述的经颅磁声刺激及刺激电流监测方法，其特征在于，所述系数矩阵与计算时刻无关，表达式为

其中，(x′_j，y′_j，z′_j)表示第j个刺激电流网格的空间坐标，j＝1，…，N，N表示网格个数；(x_i，y_i，z_i)表示第i个磁场传感器的空间位置，i＝1，…，M，M表示磁场传感器个数；d_ij表示第i个磁场传感器到第j个刺激电流网格的距离，β表示离散系数，值为β＝1/(αΔ³)，Δ表示空间离散步长，α表示特征常系数。

6.根据权利要求5所述的经颅磁声刺激及刺激电流监测方法，其特征在于，所述检测线圈的特征常系数的表达式如下：

其中，α表示检测线圈的特征常系数，μ₀表示真空的磁导率，N表示检测线圈的匝数，S表示单匝检测线圈的面积。

7.根据权利要求4所述的经颅磁声刺激及刺激电流监测方法，其特征在于，所述脉冲磁场信号向量和电流密度向量具体表达式如下：

其中，b_iy、b_iz分别表示第k个计算时刻的第i个磁场传感器x、y、z三个方向检测线圈检测的脉冲磁场信号，i＝1，…，M；表示第k个计算时刻的第j个刺激电流网格在x、y、z三个方向的电流密度分量，j＝1，…，N。