[发明专利]基于虚拟脑电极定位系统的自动心率导航经颅磁刺激系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟脑电极定位系统的自动心率导航经颅磁刺激系统，硬件子系统包括自动导航模块、刺激模块、信号采集模块；软件子系统包括控制模块、仿真及可视化模块、数据分析模块；系统通过在待测目标脑部的初级运动皮层进行刺激，采集MEP信号确定刺激参数，基于刺激参数在不同预刺激位点进行刺激，同步采集心电信号并进行比较，确定心率变化最大的位点为最佳治疗靶点。从经颅磁刺激对心脏调控效应角度确定经颅磁刺激最佳治疗靶点能缩小因个体差异带来的定位误差，提升各刺激靶点位置的特异性与精准性。自动导航能降低对操作人员熟练度的要求，提升定位一致性。仿真及可视化模块可直观认知刺激线圈产生的磁场，辅助调整刺激线圈位姿。

技术领域

本发明属于经颅磁刺激领域，具体涉及一种基于虚拟脑电极定位系统的自动心率导航经颅磁刺激系统。

背景技术

经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)是一种利用脉冲磁场，作用于大脑中枢神经系统，改变大脑皮层神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起的一系列生理、生化反应的磁刺激技术。目前经颅刺激技术主要应用于言语定位与认知功能研究、促进脑功能与运动功能的恢复、治疗抑郁症与精神分裂症、治疗帕金森氏症、癫痫与运动神经失调，是一种无痛、无创的绿色治疗方案。

经颅刺激仪对不同个体定制具有个体化的治疗方案是目前经颅磁刺激治疗的重点研究方向，而治疗靶点的特异性选择以及精准定位为个体化治疗中的核心。当前提升治疗靶点的特异性和精准性的定位方法各自具有其优劣性：定位帽定位法及其配套的5cm规则在群体层面是一个成本低廉、简单有效的定位方法，但由于头部大小等各方面差异，在个体层面则不再适用；脑电参与的个体定制方案提供了一种个体化定位的新思路，但带导线脑电帽的参与会引入干扰，影响定位效果。

目前，在进行经颅磁刺激治疗时，肌电信号、心率信号均是具有参考价值的信息，可以作为医生进行治疗操作的辅助数据，尤其是心率信号，其对于心脏疾病的诊断和治疗有着极为重要的意义。

具体的，心脏功能受自主神经系统调控。自主神经系统是神经系统的重要组成部分之一，由交感神经和副交感神经构成，当自主神经系统接受来自躯体和外部环境的信息，通过交感神经刺激躯体反应，如心跳加快、心率变异性降低，或通过副交感神经抑制躯体反应如心跳减缓、心率变异性升高。

多种心血管疾病、精神类疾病表现为自主神经系统调节紊乱，以重度抑郁症(Major Depressive Disorder，MDD)为例，自主神经系统调节紊乱主要表现为心率升高和心率变异性降低。此外，心脏在功能上通过迷走神经与其他在抑郁症中失调的大脑结构相连接，如膝下扣带回皮层和背外侧前额叶皮层。基于这种假设，目前公认最佳的TMS部位是那些显示与膝下扣带回皮层功能连接的部位，如DLPFC。同时，多项研究表明TMS刺激DLPFC可以降低被试的心率、提高心率变异性。综上，TMS对心脏调节的网络与抑郁网络存在重叠，TMS调节心脏最佳刺激靶点有可能是TMS治疗抑郁症的最佳刺激靶点，心率可以作为一种识别TMS个体化刺激靶点的潜在生物标记物。

国外已有的心率经颅磁刺激(NCG-TMS)系统的核心思想是：通过确定DLPFC(背外侧前额叶皮层)中降低心率最成功的区域，可以确定经颅磁刺激技术治疗抑郁症的最佳刺激靶点，因为DLPFC的这一区域与额叶-迷走神经网络连接最紧密。