一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统技术方案

一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，有用于产生周期函数的函数发生器，用于根据频率变化速率和周期函数获取频率变化曲线的频率变化曲线计算模块，用于将频率变化曲线离散化的频率输出模块，用于根据离散化的频率产生磁脉冲的磁刺激器主机和用于输出重复频率变化的磁刺激的线圈，所述的频率计算模块还分别形成有用于设置频率变化速率和频率变化范围的两个接收端口，所述的磁刺激器主机还连接用于设置刺激强度和脉冲个数的刺激强度和脉冲个数设置模块。本发明专利技术能与脑内更多频段的神经振荡形成共振，能更加灵活地调控神经元活动，取得更加有益的刺激效果，为rTMS重复频率的选择提供新的方案，为rTMS用于脑刺激提供新的思路和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统
本专利技术涉及一种磁刺激系统。特别是涉及一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统。
技术介绍
重复经颅磁刺激(repetitivetranscranialmagneticstimulation，rTMS)是一种脑刺激技术，广泛应用于脑功能、脑网络及脑回路等研究。重复频率是rTMS脑研究的重要参数。通常认为，高频rTMS用于易化皮层兴奋性，低频rTMS用于抑制皮层兴奋性。在实际研究中，通常是根据观察刺激效果或者已有文献中的研究结果，设置一个固定的重复频率进行刺激。脑神经节律的振荡频率通常为1-100Hz，然而，固定频率下的重复刺激通常只能与特定频段的神经振荡形成共振，具有很好的刺激效果，但对于其他频段的神经振荡则可能不具有明显的刺激作用。脑功能通常是由多个节律的振荡共同形成的。因此，在进行经颅磁刺激脑功能研究时，采用固定频率的重复刺激只能与特定频段神经振荡形成共振，并不能完全与脑功能相关的所有神经振荡进行共振，刺激效果具有一定局限性。已有固定重复频率经颅磁刺激在脑研究中只能与特定频段神经振荡形成共振。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够更加灵活地调控神经元活动，取得更加有益刺激效果的通过函数控制重复频率的磁刺激系统。本专利技术所采用的技术方案是：一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，其特征在于，包括有依次连接的：用于产生周期函数的函数发生器，用于根据频率变化速率和周期函数获取频率变化曲线的频率变化曲线计算模块，用于将频率变化曲线离散化的频率输出模块，用于根据离散化的频率产生磁脉冲的磁刺激器主机和用于输出重复频率变化的磁刺激的线圈，所述的频率计算模块还分别形成有用于设置频率变化速率和频率变化范围的两个接收端口，所述的磁刺激器主机还连接用于设置刺激强度和脉冲个数的刺激强度和脉冲个数设置模块。所述的函数发生器，产生的周期函数x(t)，包含n个函数周期，n>2，t是时间，t＝0时，x(t)≥0，每个函数周期长度为T。所述的频率变化曲线计算模块是由第一可编程控制器构成，所述频率变化速率设置端口处，对频率变化速率设置范围为0.01Hz/s-10Hz/s，所述频率变化范围设置端口处，对频率变化范围的设置范围是0.1-100Hz，包括完成如下步骤：(2.1)设置频率变化速率，记为k；(2.2)设置频率变化范围，记为[l1,l2]，送入频率输出模块；(2.3)根据设置的频率变化速率k和接收的周期函数x(t)，通过公式y(t)＝k×t×x(t)计算获得频率变化曲线y(t)，所述的频率变化曲线y(t)是随时间变化的频率曲线，送入频率输出模块。所述的频率输出模块是由第二可编程控制器构成，用于将从频率变化曲线计算模块获得的频率变化曲线y(t)离散化，得到刺激周期长度和随刺激周期变化的刺激频率，送入磁刺激器主机，包括完成如下步骤：(3.1)将频率变化曲线y(t)按照周期函数x(t)的函数周期长度T划分为h个函数段，h＝n，每个函数段对应的时间长度等于T；(3.2)将每个函数段对应的时间划分为刺激周期和间隔周期，h个函数段共包含h个刺激周期和h个间隔周期，每个刺激周期长度为a，每个间隔周期长度为b，每个函数段对应的时间长度T＝a+b；(3.3)取每个刺激周期a内的频率变化曲线y(t)的均方根值，作为该刺激周期内磁刺激的重复频率，对于h个刺激周期，共得到h个重复频率，是随刺激周期变化的重复频率，记为fi，产生的重复频率序列记为F＝{fi}；(3.4)在每个刺激周期a内，将重复频率序列F与所接收的频率变化范围[l1,l2]进行比对，当重复频率序列F中有3个以上重复频率位于频率变化范围[l1,l2]之内，则将刺激周期长度和频率变换范围内的重复频率序列输出至磁刺激器主机，否则，频率变化曲线计算模块重新调整频率变化速率，使重复频率序列F中有3个以上重复频率位于频率变化范围[l1,l2]之内；在每个间隔周期内，均不输出重复频率。所述的磁刺激器主机将接收到的随刺激周期变化的重复频率、刺激强度和脉冲个数按照所接收的刺激周期长度输出给线圈，所述的线圈产生重复频率随刺激周期变化的磁刺激。本专利技术的一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，能与脑内更多频段的神经振荡形成共振，能更加灵活地调控神经元活动，取得更加有益的刺激效果，为rTMS重复频率的选择提供新的方案，为rTMS用于脑刺激提供新的思路和方法。本专利技术采用周期函数作为频率变化曲线的基函数，利用函数周期的特殊性，在每一个函数周期内设置刺激周期，在刺激周期内根据频率变化曲线计算出固定的重复频率，对于不同刺激周期，对应的重复频率并不相同。本专利技术保留了传统固定重复频率磁刺激模式的基础刺激效果，利用了传统磁刺激的有效性，又能够得到随刺激周期变化的重复频率，增加了对不同神经振荡的磁刺激。本专利技术是在传统磁刺激模式的基础上增加了随函数周期变化的重复频率，在不同的函数周期与不同频率的神经振荡产生共振，最终实现对脑内神经振荡更有效的刺激，将取得更加有益的刺激效果。附图说明图1是本专利技术一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统的构成框图；图中1：函数发生器2：频率变化曲线计算模块3：频率输出模块4：磁刺激器主机5：磁刺激的线圈6：刺激强度和脉冲个数设置模块图2是本专利技术中频率变化曲线计算模块输出的频率变化函数曲线，图中T为周期；图3是本专利技术中频率输出模块输出的时变频率，图中，横轴为时间，纵轴为频率数值，T为周期。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统做出详细说明。本专利技术的一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，是一种重复频率随时间变化的经颅磁刺激。变化的重复频率使得神经元同步活动的节律随时间而变化，能与脑内更多频段的神经振荡形成共振，能更加灵活地调控神经元活动，为rTMS重复频率的选择提供新的方案，为rTMS用于脑刺激提供新的思路、装置和方法。如图1所示，本专利技术的一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，包括有依次连接的：用于产生周期函数的函数发生器1，用于根据频率变化速率和周期函数获取频率变化曲线的频率变化曲线计算模块2，用于将频率变化曲线离散化的频率输出模块3，用于根据离散化的频率产生磁脉冲的磁刺激器主机4和用于输出重复频率变化的磁刺激的线圈5，所述的频率计算模块2还分别形成有用于设置频率变化速率和频率变化范围的两个接收端口，所述的磁刺激器主机4还连接用于设置刺激强度和脉冲个数的刺激强度和脉冲个数设置模块6。其中：(1)所述的函数发生器1，产生的周期函数x(t)，包含n个函数周期，n>2，t是时间，t＝0时，x(t)≥0，每个函数周期长度为T。以正弦函数为例，x(t)＝sin(ω*t)，t是时间，ω＝2π/T。本专利技术采用周期函数作为频率变化曲线的基函数，旨在利用函数周期的特殊性，在函数周期内计算出固定的重复频率，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，其特征在于，包括有依次连接的：用于产生周期函数的函数发生器(1)，用于根据频率变化速率和周期函数获取频率变化曲线的频率变化曲线计算模块(2)，用于将频率变化曲线离散化的频率输出模块(3)，用于根据离散化的频率产生磁脉冲的磁刺激器主机(4)和用于输出重复频率变化的磁刺激的线圈(5)，所述的频率计算模块(2)还分别形成有用于设置频率变化速率和频率变化范围的两个接收端口，所述的磁刺激器主机(4)还连接用于设置刺激强度和脉冲个数的刺激强度和脉冲个数设置模块(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，其特征在于，包括有依次连接的：用于产生周期函数的函数发生器(1)，用于根据频率变化速率和周期函数获取频率变化曲线的频率变化曲线计算模块(2)，用于将频率变化曲线离散化的频率输出模块(3)，用于根据离散化的频率产生磁脉冲的磁刺激器主机(4)和用于输出重复频率变化的磁刺激的线圈(5)，所述的频率计算模块(2)还分别形成有用于设置频率变化速率和频率变化范围的两个接收端口，所述的磁刺激器主机(4)还连接用于设置刺激强度和脉冲个数的刺激强度和脉冲个数设置模块(6)。


2.根据权利要求1所述的一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，其特征在于，所述的函数发生器(1)，产生的周期函数x(t)，包含n个函数周期，n>2，t是时间，t＝0时，x(t)≥0，每个函数周期长度为T。


3.根据权利要求1所述的一种通过函数控制重复频率的磁刺激系统，其特征在于，所述的频率变化曲线计算模块(2)是由第一可编程控制器构成，所述频率变化速率设置端口处，对频率变化速率设置范围为0.01Hz/s-10Hz/s，所述频率变化范围设置端口处，对频率变化范围的设置范围是0.1-100Hz，包括完成如下步骤：
(2.1)设置频率变化速率，记为k；
(2.2)设置频率变化范围，记为[l1,l2]，送入频率输出模块(3)；
(2.3)根据设置的频率变化速率k和接收的周期函数x(t)，通过公式y(t)＝k×t×x(t)计算获得频率变化曲线y(t)，所述的频率变化曲线y(t)是随时间变化的频率曲线，送入频率输出模块(3)。


4.根据权利要求1所述的一种通过函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷涛，王欣，刘志朋，靳静娜，马任，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12