一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置，其中包括：超声波发射模块，用于发射超声波波束；交变磁场发射模块，用于发射电磁波提供交变磁场及磁感应交变电场；第一机械臂，与超声波发射模块连接；第二机械臂，与交变磁场发射模块连接；定位模块，用于获取超声波发射模块的位姿、交变磁场发射模块的位姿和被刺激对象头部的位姿；控制模块，分别与第一机械臂、第二机械臂和定位模块电连接，控制第一机械臂和第二机械臂运动以调节超声波发射模块的位姿和交变磁场发射模块的位姿。本发明专利技术实施例解决了手动调节精度低的问题，实现了装置自动调节，保证了刺激靶点位置及刺激方向的准确性，提高了装置的易用性。

【技术实现步骤摘要】
一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置
本专利技术实施例涉及经颅磁声刺激技术，尤其涉及一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置。
技术介绍
神经调控技术现已被广泛应用于脑功能认知及脑部神经功能性疾病的研究和治疗。毫米级的精准刺激，尤其是深部脑区的精准刺激在脑网路研究、脑功能分区、学习记忆研究、重大脑疾病的发病机制研究及诊疗等领域尤其需要。而有创式的神经调控技术则需要打开颅骨进行电极植入，手术和应用风险性高，也存在伦理学限制。因此，能够无创的实现对脑深部精准刺激的刺激技术具有非常重要的意义。常见的无创神经电磁刺激如经颅直流电刺激、经颅磁刺激技术等，现阶段均无法实现毫米量级的高空间分辨率，且难以达到对深部脑区的刺激。经颅超声刺激技术兼具高刺激分辨率、可深部刺激等优点，但是该技术属于超声力学刺激，无法达到电刺激效果。经颅磁声刺激是一种可兼顾刺激聚焦性与刺激深度的无创神经电刺激技术。该方法不同于此前直接利用电场磁场变化诱发电刺激的形式，而是基于导电组织的磁声耦合效应，利用超声的高聚焦特性，在静磁场的存在下，产生与超声场相同时空分布的聚焦电场，实现高空间分辨的无创电刺激。该刺激方法可以实现包括深部脑区在内的毫米量级的经颅精准电刺激。在经颅磁声刺激基础上发展的经颅磁声复合场刺激，通过超声波发射模块和交变磁场发射模块分别向目标位置发射超声波和电磁波，由电磁波中的交变脉冲磁场代替现有磁声刺激装置中的静磁场，在超声波作用下基于磁声耦合效应产生磁声电场的同时，还可以叠加交变脉冲磁场产生的磁感应电场，再加上聚焦超声场，该技术可以在脑内靶区产生聚焦超声场、磁声电场、磁感应电场三个物理场的复合刺激。具有更好的效果。但是，现有的磁声复合场刺激装置无法将超声波和电磁波以期望的方向和位置送入待刺激脑区，只能在确定待刺激脑区位置以及待刺激方向后，通过人工调节超声波发射模块和交变磁场发射模块的位置和姿态。现有的调节方式精度较低，无法满足精确调节刺激脑区位置和刺激方向的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置，以精确调节刺激脑区位置和刺激方向。本专利技术实施例提供了一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置，其中包括：超声波发射模块，用于发射超声波波束；交变磁场发射模块，用于发射电磁波以提供交变磁场及磁感应交变电场；第一机械臂，与所述超声波发射模块连接；第二机械臂，与所述交变磁场发射模块连接；定位模块，用于获取所述超声波发射模块的位姿、所述交变磁场发射模块的位姿和被刺激对象头部的位姿；控制模块，分别与所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述定位模块电连接，用于根据所述超声波发射模块的位姿、所述交变磁场发射模块的位姿和所述被刺激对象头部的位姿，控制所述第一机械臂和所述第二机械臂运动以调节所述超声波发射模块的位姿和所述交变磁场发射模块的位姿，使得所述超声波波束和所述交变磁场及磁感应交变电场以垂直于设定电场方向的方向交于目标位置；所述目标位置为所述被刺激对象头部中的待刺激位置；其中，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角大于0度；。可选的，还包括交变线圈定位器、聚焦超声换能器定位器和头部定位器；所述交变磁场发射模块包括交变线圈和交变磁场激励装置；所述超声波发射模块包括聚焦超声换能器和脉冲超声激励源；所述交变线圈定位器固定于所述交变线圈上；所述聚焦超声换能器定位器固定于所述聚焦超声换能器上；所述头部定位器用于于待刺激对象头部；所述定位模块用于获取所述交变线圈定位器的位姿、所述聚焦超声换能器定位器的位姿和所述头部定位器的位姿，并将所述交变线圈定位器的位姿作为所述交变磁场发射模块的位姿，将所述聚焦超声换能器定位器的位姿作为所述超声波发射模块的位姿，将所述头部定位器的位姿作为所述待刺激对象头部的位姿。可选的，所述交变线圈定位器、所述聚焦超声换能器定位器和所述头部定位器均包括多个光感单元。可选的，所述光感单元包括近红外光感单元，所述定位模块包括近红外双目相机。可选的，所述超声波波束与所述交变磁场及磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角为90度。可选的，所述交变磁场发射模块包括交变线圈和交变磁场激励装置，所述交变磁场激励装置用于向所述交变线圈输出交变电流；所述第二机械臂与所述交变线圈连接。可选的，所述超声波发射模块包括聚焦超声换能器和脉冲超声激励源，所述脉冲超声激励源用于向所述聚焦超声换能器提供激励；所述第一机械臂与所述聚焦超声换能器连接。可选的，所述交变磁场激励装置包括储能电容、脉冲整形电路以及可控硅开关；所述储能电容分别与所述脉冲整形电路和所述可控硅开关电连接。可选的，所述交变线圈为8字形。可选的，所述聚焦超声换能器包括单阵元聚焦超声换能器或相控阵聚焦超声换能器；所述脉冲超声激励源的激励通道与所述聚焦超声换能器的阵元一一对应。本专利技术实施例通过定位模块获取超声波发射模块的位姿、交变磁场发射模块的位姿和被刺激对象头部的位姿。并使得控制模块根据超声波发射模块的位姿、交变磁场发射模块的位姿和被刺激对象头部的位姿，控制第一机械臂和第二机械臂运动以调节超声波发射模块的位姿和交变磁场发射模块的位姿，使得超声波波束和交变磁场及磁感应交变电场以垂直于设定电场方向的方向交于目标位置。本装置获取目标位置及设定电场方向后进行自动调节，保证了刺激靶点位置及刺激方向的准确性，提高了装置的易用性。在超声波波束与交变磁场及磁感应交变电场相交的位置能够产生磁声耦合电场，磁声耦合电场的电场方向与超声波波束垂直，并且与交变磁场及磁感应交变电场垂直。交变磁场及磁感应交变电场会在待刺激靶点位置产生磁感应电场，磁感应电场与磁声耦合电场方向相同，强度叠加，使得装置产生磁声耦合电场与磁感应电场的复合电场，再加上原有的超声场，可以在脑内靶区产生磁声耦合电场、磁感应电场与超声场三个物理场的聚焦复合场，具有更好的刺激效果。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置的工作原理图；图3为本专利技术实施例提供的一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置的另一结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1为本专利技术实施例提供的一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置的结构示意图，参见图1。本专利技术实施例提供了一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置，其中包括：超声波发射模块9，用于发射超声波波束；交变磁场发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置，其特征在于，包括：/n超声波发射模块，用于发射超声波波束；/n交变磁场发射模块，用于提供交变磁场及磁感应交变电场；/n第一机械臂，与所述超声波发射模块连接；/n第二机械臂，与所述交变磁场发射模块连接；/n定位模块，用于获取所述超声波发射模块的位姿、所述交变磁场发射模块的位姿和被刺激对象头部的位姿；/n控制模块，分别与所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述定位模块电连接，用于根据所述超声波发射模块的位姿、所述交变磁场发射模块的位姿和所述被刺激对象头部的位姿，控制所述第一机械臂和所述第二机械臂运动以调节所述超声波发射模块的位姿和所述交变磁场发射模块的位姿，使得所述超声波波束和所述交变磁场及所述磁感应交变电场以垂直于设定电场方向的方向交于目标位置；所述目标位置为所述被刺激对象头部中的待刺激位置；/n其中，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角大于0度；所述超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。/n

【技术特征摘要】
1.一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置，其特征在于，包括：
超声波发射模块，用于发射超声波波束；
交变磁场发射模块，用于提供交变磁场及磁感应交变电场；
第一机械臂，与所述超声波发射模块连接；
第二机械臂，与所述交变磁场发射模块连接；
定位模块，用于获取所述超声波发射模块的位姿、所述交变磁场发射模块的位姿和被刺激对象头部的位姿；
控制模块，分别与所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述定位模块电连接，用于根据所述超声波发射模块的位姿、所述交变磁场发射模块的位姿和所述被刺激对象头部的位姿，控制所述第一机械臂和所述第二机械臂运动以调节所述超声波发射模块的位姿和所述交变磁场发射模块的位姿，使得所述超声波波束和所述交变磁场及所述磁感应交变电场以垂直于设定电场方向的方向交于目标位置；所述目标位置为所述被刺激对象头部中的待刺激位置；
其中，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角大于0度；所述超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。


2.根据权利要求1所述的无创脑深部精准复合场刺激装置，其特征在于，还包括交变线圈定位器、聚焦超声换能器定位器和头部定位器；
所述交变磁场发射模块包括交变线圈和交变磁场激励装置；
所述超声波发射模块包括聚焦超声换能器和脉冲超声激励源；
所述交变线圈定位器固定于所述交变线圈上；
所述聚焦超声换能器定位器固定于所述聚焦超声换能器上；
所述头部定位器用于待刺激对象头部；
所述定位模块用于获取所述交变线圈定位器的位姿、所述聚焦超声换能器定位器的位姿和所述头部定位器的位姿，并将所述交变线圈定位器的位姿作为所述交变磁场发射模块的位姿，将所述聚焦超声换能器定位器的位姿作为所述超声波发射模块的位姿，将所述头部定位器的位姿作为所述待刺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志朋，殷涛，周晓青，王贺，马任，张顺起，
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