一种随动型深部聚焦电磁刺激系统及其刺激方法技术方案

本发明专利技术公开了一种随动型深部聚焦电磁刺激系统及其刺激方法，涉及生物脉冲电磁刺激技术领域，包括四个基本刺激单元和两个高频放电电路，两个基本刺激单元串联后接入一个高频放电电路，另外两个基本刺激单元串联后接入另一个高频放电电路，接入同一高频放电电路的基本刺激单元的脉冲刺激电流频率相同，接入不同高频放电电路的基本刺激单元的脉冲刺激电流频率不同；利用多个基本刺激单元在目标生物体深部形成差频感应电场叠加，可实现深部靶区聚焦刺激，改善刺激效果，提高系统刺激效率；通过调节基本刺激单元的空间坐标或改变系统内精密电位器中心滑片位置均可牵引颅内深部刺激靶点位置随之产生变化，实现刺激靶点搜索，提高操作适应性。操作适应性。操作适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种随动型深部聚焦电磁刺激系统及其刺激方法


[0001]本专利技术涉及生物脉冲电磁刺激
，具体为一种随动型深部聚焦电磁刺激系统及其刺激方法。

技术介绍

[0002]随着现代生活节奏的加快，精神疾病的发病率逐年攀升。生物脉冲电磁刺激作为神经科学领域重要的技术手段，广泛应用于精神类疾病的诊断、治疗及脑功能研究过程中。基于电磁感应技术的经颅磁刺激方法具有无创、无损、无痛、无需手术的特点，是治疗抑郁症、强迫症、精神分裂症等精神类疾病的有效方法之一；经颅磁刺激的基本原理是通过向刺激线圈中施加时变脉冲刺激电流，在线圈周围空间产生变化磁场，由于生物组织电导率、磁导率不为零，变化的磁场将在生物体内产生感应电场，该感应电场作用于生物神经系统，使得神经细胞产生去极化或者超极化，改变神经元膜电位及皮层兴奋性，起到神经调节的作用。在经颅磁刺激作用过程中，刺激线圈往往置于头部正上方，在目标靶区形成聚焦的感应电场，以达到治疗或诊断的效果，从医学需求角度分析，聚焦性是评价刺激系统性能的重要指标。
[0003]在实际刺激过程中，由于精神类疾病的目标靶区通常是非表面的，具有一定深度(>20mm)，而生物组织电导率、磁导率较低，感应电磁场在颅内衰减迅速，随着刺激深度的增加，感应电场的分布逐渐发散，深部刺激靶区的聚焦性被削弱，若大范围生物组织暴露在较强感应电场下有产生刺激副作用的风险，如诱导癫痫发作。另一方面，由于生物体结构复杂且个体差异明显，常规临床经验常常无法实现精准定位，且刺激位置需根据具体治疗方案动态改变，但现有技术仍无法做到针对不同被刺激者的情况对深部刺激靶点位置调整。因此，解决生物电磁刺激过程中深部聚焦性差和深部靶点难以动态调整的问题，对实现精准刺激、提高深部刺激效率具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决生物电磁刺激过程中深部聚焦性差、深部靶点难以动态调整的技术问题，本专利技术提供一种随动型深部聚焦电磁刺激系统及其刺激方法。
[0005]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0006]一种随动型深部聚焦电磁刺激系统，包括四个基本刺激单元和两个高频放电电路，两个基本刺激单元串联后接入一个高频放电电路，另外两个基本刺激单元串联后接入另一个高频放电电路。接入同一高频放电电路的基本刺激单元的脉冲刺激电流频率相同、脉冲刺激电流幅值可调；接入不同高频放电电路的基本刺激单元的脉冲刺激电流频率不同。
[0007]进一步地，所述基本刺激单元为刺激线圈。
[0008]进一步地，所述高频放电电路包括交流电源模块、充电电路、储能电容、放电开关、充电开关和精密电位器；所述交流电源模块为充电电路提供能量，充电电路将工频交流电
转换为直流电，充电电路通过充电开关对储能电容充电，储能电容通过放电开关对连接的两个基本刺激单元放电，两个基本刺激单元内产生脉冲刺激电流，精密电位器调节连接的两个基本刺激单元的电流幅值。
[0009]进一步地，还包括控制信号模块、信号采集模块和上位机；
[0010]所述信号采集模块，用于采集目标生物体发出的生理信号并传输到上位机；
[0011]所述上位机，用于接收生理信号、进行信息整合、滤波及信号处理后输出信号至控制信号模块；
[0012]所述控制信号模块，用于接收上位机输出的信号并进行转换，输出四路信号作为两个高频放电电路中充电开关、放电开关的驱动信号。
[0013]一种随动型深部聚焦电磁刺激方法，所述方法包括：
[0014]将目标生物体的刺激区中心点与笛卡尔坐标系原点重合，纵向深度与笛卡尔坐标系Z轴重合；
[0015]将四个基本刺激单元分别对称置于坐标系中的第一、二、三、四象限，与同一个高频放电电路连接且串联的两个基本刺激单元位于目标生物体的同一侧，不同高频电路连接的基本刺激单元位于目标生物体的不同侧；
[0016]确定脉冲刺激电流频率、刺激强度、重复刺激频率参数；
[0017]位于目标生物体同一侧的两个基本刺激单元通过对应的高频放电电路放电产生的脉冲刺激电流频率相同，不同侧的基本刺激单元通过对应的高频放电电路放电产生的脉冲刺激电流频率不同；
[0018]一个基本刺激单元与位于不同侧的对应位置的一个基本刺激单元构成一个横向差频刺激对，两个高频放电电路放电作用下产生一个坐标轴Z方向聚焦的感应电场；
[0019]两个横向差频刺激对产生的坐标轴Z方向聚焦的感应电场在目标生物体深部叠加，在刺激靶区处产生神经元能响应的低频聚焦感应电场；
[0020]采集目标生物体在刺激后产生的生理信号并判断实际刺激靶点是否为目标刺激靶点；
[0021]获得期望的生理信号，即无需动作；
[0022]反之，调节四个基本刺激单元在坐标系的空间位置坐标，牵引深部刺激靶点产生位移，或者调节高频放电电路改变基本刺激单元内脉冲刺激电流的幅值，牵引深部刺激靶点产生位移。
[0023]进一步地，获取所述期望的生理信号后还包括以下步骤：
[0024]核对刺激靶点位置后，改变高频放电电路输出的开关信号，产生所需的重复刺激序列，获取目标生物体被刺激后产生的生理信号，并在线分析刺激效果，产生下一轮刺激所需的刺激序列，调节相应的脉冲刺激电流频率、刺激强度、重复刺激频率参数，优化重复刺激效果。
[0025]进一步地，确定目标生物体的刺激区包括以下步骤：
[0026]通过生物成像技术对目标生物体进行扫描成像，提取、分割出目标刺激区的图像数据，初步确定目标生物体的刺激区所处位置及深度。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术利用多个基本刺激单元在目标生物体内产生差频感应电场并叠加，可实现
深部靶区聚焦刺激，改善刺激效果，提高系统刺激效率；通过调节多个基本刺激单元的空间坐标或调节高频放电电路改变同一侧基本刺激单元内刺激电流的幅值，进而牵引颅内深部刺激靶点位置随之动态变化，实施刺激靶点搜索，提高操作适应性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术系统结构图；
[0030]图2为本专利技术系统高频放电电路结构图
[0031]图3为本专利技术系统应用于人脑和小鼠的三维空间示意图；
[0032]图4为本专利技术系统中基本刺激单元平面绕线及接线示意图；
[0033]图5为本专利技术系统工作原理图；
[0034]图6为本专利技术系统和传统八字形刺激系统的刺激效果对比图；
[0035]图7为本专利技术系统中基本刺激单元空间坐标变化对深部靶区刺激点牵引作用举例；
[0036]图8本专利技术系统中精密电位器中心滑片位置变化对深部靶区刺激点牵引作用举例；
[0037]图9本专利技术系统中基本刺激单元替换为其他异型线圈时的效果举例；
[0038]附图标记：1
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一号位基本刺激单元、2
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二号位基本刺激单元、3
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三号位基本刺激单元、4
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四号位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随动型深部聚焦电磁刺激系统，其特征在于，包括四个基本刺激单元和两个高频放电电路，两个基本刺激单元串联后接入一个高频放电电路，另外两个基本刺激单元串联后接入另一个高频放电电路，接入同一高频放电电路的基本刺激单元的脉冲刺激电流频率相同、脉冲刺激电流幅值可调，接入不同高频放电电路的基本刺激单元的脉冲刺激电流频率不同。2.根据权利要求1所述的一种随动型深部聚焦电磁刺激系统，其特征在于，所述基本刺激单元为刺激线圈。3.根据权利要求1所述的一种随动型深部聚焦电磁刺激系统，其特征在于，所述高频放电电路包括交流电源模块、充电电路、储能电容、放电开关、充电开关和精密电位器；所述交流电源模块为充电电路提供能量，充电电路将工频交流电转换为直流电，充电电路通过充电开关对储能电容充电，储能电容通过放电开关对连接的两个基本刺激单元放电，在两个基本刺激单元内产生脉冲刺激电流，精密电位器调节连接的两个基本刺激单元的电流幅值。4.根据权利要求3所述的一种随动型深部聚焦电磁刺激系统，其特征在于，还包括控制信号模块、信号采集模块和上位机；所述信号采集模块，用于采集目标生物体发出的生理信号并传输到上位机；所述上位机，用于接收生理信号进行信息整合、滤波及信号处理后输出信号至控制信号模块；所述控制信号模块，用于接收上位机输出的信号进行转换，输出四路信号作为两个高频放电电路中充电开关、放电开关的驱动信号。5.一种随动型深部聚焦电磁刺激方法，其特征在于，所述方法包括：将目标生物体的刺激区中心点与笛卡尔坐标系原点重合，纵向深度与笛卡尔坐标系Z轴重合；将四个基本刺激单元分别对称置于坐标系中的第一、二、三、四象限，与同一个高频放电电路连接且串联的两个基本刺激...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晓，运晨，张渝，胥智豪，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：