一种非侵入式复合刺激系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非侵入式复合刺激系统及方法，包括：高频磁场产生装置，提供至少一路高频经颅磁电转换刺激源；高频电场产生装置，提供至少一路高频电刺激源；刺激控制装置，分别连接高频磁场产生装置和高频电场产生装置，用于控制至少一路高频经颅磁电转换刺激源和至少一路高频电刺激源朝向一组织区域同时刺激时；高频经颅磁电转换刺激源产生的交变电场和高频电刺激源产生的交变电场进行干涉，形成低频的包络电场，通过低频的包络电场对需要刺激的组织区域进行刺激。本发明专利技术可以自由切换刺激强度及磁、电刺激方式的组合；采用磁电多通道高频混合技术，精确定位神经刺激区域，提高刺激深度和准确度。刺激深度和准确度。刺激深度和准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种非侵入式复合刺激系统及方法


[0001]本专利技术涉及电子信息通信、自动控制、生物医学、神经科学等领域，尤其涉及一种非侵入式复合刺激系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，神经方面等疾病治疗方法早已由传统的针灸、火罐、刮痧及中药服用等治疗方式进展到利用声、超声、磁、光、电等或其多种组合物理性治疗手段或与传统的治疗方法的组合方式，实现神经系统疾病的治疗和调控。神经调控技术既是临床治疗，亦是难治性神经系统疾病的有效手段，也是研究神经环路、解析脑功能的重要方法。
[0003]目前常用的脑部神经治疗包括侵入式或非侵入性技术。其中，侵入式技术主要是深部脑刺激(Deep brain stimulation，DBS)，通过手术将电极植入到患者脑内，利用各类脉冲刺激其大脑深部组织和神经元，治疗和调控神经。该治疗方法需要打骨开孔并穿过部分大脑组织放置电极，存在出血和感染等风险，仅适合特特殊人群。
[0004]非侵入式主要包括经颅磁刺激(Transcranial magnetic stimulation，TMS)和经颅电刺激(Transcranial Electrical Stimulation，TES)、声频刺激及光频刺激等。经颅磁刺激TMS是一种利用脉冲磁场作用于中枢神经系统(主要是大脑)，改变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，从而引起一系列生理生化反应的磁刺激技术。经颅电刺激TES是一种非侵入性的、利用恒定、低强度直流电(0.5mA
‑
3mA)调节大脑皮层神经元活动的技术。
[0005]现有的非侵入性神经刺激深度主要在大脑皮层，经颅磁刺激和电刺激可以通过特殊线圈和波长调整，可作用到大脑深部，但精准性不够，大脑浅表层也会受到影响；另外，现有的方案中大多是采用低频磁场与电场直接刺激，通过低频磁场与电场刺激的加和刺激大脑深部，因此针对以上问题，迫切需要设计出一种非侵入式复合刺激系统及方法，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种非侵入式复合刺激系统及方法。
[0007]本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
[0008]本专利技术提供一种非侵入式复合刺激系统，包括：
[0009]一高频磁场产生装置，用于提供至少一路高频经颅磁电转换刺激源；
[0010]一高频电场产生装置，用于提供至少一路高频电刺激源；
[0011]一刺激控制装置，分别连接所述高频磁场产生装置和所述高频电磁产生装置，用于根据一预设的刺激方式控制所述至少一路高频经颅磁电转换刺激源和/或所述至少一路高频电刺激源朝向单一组织区域或多组织区域；
[0012]其中，控制所述至少一路高频经颅磁电转换刺激源和所述至少一路高频电刺激源同时刺激时，所述高频经颅磁电转换刺激源产生的交变电场和所述高频电刺激源产生的交
变电场进行干涉，形成低频的包络电场；
[0013]所述刺激控制装置还用于改变所述高频经颅磁电转换刺激源、所述高频电刺激源的位置和磁电参数，以得到需要的所述包络电场；以及通过低频的所述包络电场对所述组织区域进行刺激。
[0014]优选地，所述预设的刺激方式包括同时刺激或按时序刺激，以及单路刺激或多路刺激。
[0015]优选地，所述高频磁场产生装置包括：
[0016]至少一磁感应线圈，所述至少一磁感应线圈固定安装于一固定架上，并可通过所述固定架带动所述磁感应线圈在XYZ轴方向移动；
[0017]一磁场调整单元，连接所述至少一磁感应线圈，用于调控各所述磁感应线圈的磁场频率和强度。
[0018]优选地，所述固定架包括：
[0019]一第一支架和一第二支架，所述第一支架和所述第二支架互相垂直设置，所述第一支架的末端还设有一第三支架，所述磁感应线圈设置于所述第三支架上；
[0020]所述第一支架、第二支架和所述第三支架上均设有可移动机构，用于各支架之间通过所述可移动机构进行相对移动；
[0021]所述第三支架上还设有角度调整装置，所述角度调整装置通过所述可移动机构沿着所述第三支架移动。
[0022]优选地，所述所述第一支架、第二支架和所述第三支架均采用非金属材料。
[0023]优选地，所述第三支架呈弧形；
[0024]所述角度调整装置通过所述可移动机构沿着所述第三支架的弧度进行移动，以调整所述高频经颅磁电转换刺激源的角度。
[0025]优选地，所述磁感应线圈采用“拍”型线圈或双“拍”型组合线圈或“8”型线圈或“H1～H14”型线圈。
[0026]优选地，所述高频电场产生装置包括：
[0027]至少一对电极，通过贴附的方式固定于所述组织区域的组织表面，且每对所述电极通过导线连接一信号源发生装置；
[0028]一电场调整单元，连接所述至少一对电极，用于调控电场频率和电场强度。
[0029]优选地，所述至少一对电极采用非磁感应金属材料；
[0030]所述导线和所述信号源发生装置通过一电磁屏蔽装置进行隔离。
[0031]本专利技术还提供一种非侵入式复合刺激方法，用于如上述的非侵入式复合刺激系统，所述方法包括：
[0032]提供至少一路高频经颅磁电转换刺激源和至少一路高频电刺激源；
[0033]根据一预设的刺激方式控制所述至少一路高频经颅磁电转换刺激源和/或所述至少一路高频电刺激源朝向单一组织区域或多组织区域；
[0034]其中，控制所述至少一路高频经颅磁电转换刺激源和所述至少一路高频电刺激源同时刺激时，向一组织区域施加一第一预设频率的所述高频经颅磁电转换刺激源，同时施加一第二预设频率的高频电刺激源；
[0035]所述高频经颅磁电转换刺激源产生的交变电场和所述高频电刺激源产生的交变
电场进行干涉，形成低频的包络电场；
[0036]对所述高频经颅磁电转换刺激源、所述高频电刺激源的位置进行调整，以将低频的所述包络电场控制在需要刺激的组织区域内；以及对磁电参数进行调整，以得到需要的所述包络电场对所述组织区域进行刺激，组织区域刺激的频率为所述第二预设频率和所述第一预设频率的差值。
[0037]本专利技术的有益效果在于：
[0038]本专利技术利用大脑的低通滤波特性，采用高频磁刺激和高频恒流电刺激混合准确定位的非侵入性脑刺激，精准调控深部脑靶区的神经；利用高频磁刺激在组织区域内产生的感应电流与高频电刺激产生的电流在准确区域定位并产生包络电场，提高刺激深度；还可以自由切换磁、电刺激方式的刺激强度及刺激组合。
附图说明
[0039]图1为本专利技术中，经颅磁刺激和电刺激同时刺激的原理示意图；
[0040]图2为本专利技术中，交变磁场及交变电场下神经组织产生感应时的电流示意图；
[0041]图3为本专利技术中，高频磁场产生装置具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非侵入式复合刺激系统，其特征在于，包括：一高频磁场产生装置，用于提供至少一路高频经颅磁电转换刺激源；一高频电场产生装置，用于提供至少一路高频电刺激源；一刺激控制装置，分别连接所述高频磁场产生装置和所述高频电场产生装置，用于根据一预设的刺激方式控制所述至少一路高频经颅磁电转换刺激源和/或所述至少一路高频电刺激源朝向单一组织区域或多组织区域；其中，控制所述至少一路高频经颅磁电转换刺激源和所述至少一路高频电刺激源同时刺激时，所述高频经颅磁电转换刺激源产生的交变电场和所述高频电刺激源产生的交变电场进行干涉，形成低频的包络电场；所述刺激控制装置还用于改变所述高频经颅磁电转换刺激源、所述高频电刺激源的位置和磁电参数，以得到需要的所述包络电场；以及通过低频的所述包络电场对所述组织区域进行刺激。2.根据权利要求1所述的一种非侵入式复合刺激系统，其特征在于，所述预设的刺激方式包括同时刺激或按时序刺激，以及单路刺激或多路刺激。3.根据权利要求1所述的一种非侵入式复合刺激系统，其特征在于，所述高频磁场产生装置包括：至少一磁感应线圈，所述至少一磁感应线圈固定安装于一固定架上，并可通过所述固定架带动所述磁感应线圈在XYZ轴方向移动；一磁场调整单元，连接所述至少一磁感应线圈，用于调控各所述磁感应线圈的磁场频率和强度。4.根据权利要求3所述的一种非侵入式复合刺激系统，其特征在于，所述固定架包括：一第一支架和一第二支架，所述第一支架和所述第二支架互相垂直设置，所述第一支架的末端还设有一第三支架，所述磁感应线圈设置于所述第三支架上；所述第一支架、第二支架和所述第三支架上均设有可移动机构，用于各支架之间通过所述可移动机构进行相对移动；所述第三支架上还设有角度调整装置，所述角度调整装置通过所述可移动机构沿着所述第三支架移动。5.根据权利要求4所述的一种非侵入式复合刺激系统，其特征在于，所述所述第一支架、第二支架和所述第三支架均采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫东，赵冰蕾，杨翔宇，陈志堂，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：