基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法，通过声学信号的旋律和强度与光学信号的脉宽和强度的智能化匹配互动，该装置实现了经耳道声学刺激深脑中枢和经颅光学刺激浅脑皮层的无创神经耦合刺激与交互调控，以实现中枢及周围神经系统调的可量化的主动式神经调控治疗康复。调的可量化的主动式神经调控治疗康复。

【技术实现步骤摘要】
基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械及神经调控系统
，特别是涉及一种基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法。

技术介绍

[0002]当代社会生活压力巨大，容易导致各类慢性神经精神疾病，特别是耳鸣、睡眠障碍、焦虑、精神分裂症、抑郁症、阿兹海默症痴呆等，这些神经精神类疾病都体现出神经功能障碍或改变的症状，这是一种脑神经电生理学机制所导致的神经系统紊乱或退行现象，目前临床上缺乏药物和外科手术治疗手段。通过耦合耳道声学刺激深脑中枢和经颅红外光刺激浅脑皮层的综合物理因子干预神经调控治疗手段是一种新治疗方案，目前尚未有此类综合神经调控治疗技术的报道，市场上也尚未出现此类产品。
[0003]在红外光刺激领域，在目前有多位学者的远/近红外照射实验均表明红外照射有增加脑组织血流量，促进脑细胞生长，增强脑细胞修复能力，抑制基因突变，改善认知、情绪、情感等脑功能。Hamblin 教授（美国）的团队证明了810nm的弱激光能改善神经元活性，增强线粒体功能，缓解神经元凋零。欧美市场上已有单一红外光刺激产品，但不具备适合多种神经功能障碍疾病的通用调控功能。
[0004]目前市场上的神经调控系统产品都不能将声学刺激和红外光脉冲刺激这两个不同物理因子神经调控方法关联起来，功能相对单一，不能满足临床需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要针对解决目前市场上尚未解决的难治性神经功能障碍问题，研发的一款经耳道深脑声电刺激与经颅浅脑红外光脉冲刺激互动结合的综合无创神经调控系统及其控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统的控制方法，其步骤包括：（1）输入或获取个性化的生理声学检测或其它神经生物反馈检测的检测信息；（2）根据检测信息进行包括但不限于调幅、调频的信号处理，以通过声学信号发生模块产生声学刺激信号、光电信号发生模块产生光脉冲刺激信号；（3）选择声学刺激信号与红外光脉冲的交互耦合调节的模式，以将经耳道刺激深脑中枢的声学信号与经颅刺激浅脑皮层的红外光脉冲信号进行耦合互调；（4）进行深脑声学刺激和/或浅脑红外光脉冲刺激，使得声学刺激信号通过耳蜗转换为电刺激信号并实现深脑中枢物理电刺激和经颅生物光脉冲刺激浅脑皮层的同步耦合以及异步参数可控的声光无创神经调控。
[0007]本专利技术一个较佳实施例中，所述声学刺激信号和红外光脉冲的各项参数在刺激实施前和/或在刺激过程中，根据刺激进展、人体检测信息或者患者感受的刺激效果反馈信
息，进行手动或自动的生成、调节和控制。
[0008]本专利技术一个较佳实施例中，声学刺激信号强度在人体耐受度以内，包括但不限于根据个性化人体生理声学和脑神经生物反馈检测结果而复合生成的调频和/或调幅声学信号、录制的声音信号、音乐信号、自然声学信号以及复合声学信号与录制声音信号的混合，红外光脉冲波长500nm至1500nm，功率密度5mw/cm2至5w/cm2，波形包括但不限于方波。
[0009]本专利技术一个较佳实施例中，通过信号处理及实施装置，使声学刺激信号的旋律和强度自动调节控制红外光脉冲的电脉冲的波形、宽度和幅度，又使红外光脉冲的波形、宽度和幅度自动调节声学刺激信号的旋律和强度，以实现声学信号与红外光脉冲信号的交互耦合调节。
[0010]本专利技术一个较佳实施例中，分别通过放置在耳道内或外的声学刺激模块以及贴在头皮上的光学刺激模块实施同步跟踪、异步的参数可调的物理声光耦合刺激干预的无创神经调控。
[0011]本专利技术一个较佳实施例中，声学刺激信号与红外光脉冲的交互耦合调节的模式包括但不限于直接交互调节模式、反馈交互调节模式、跟踪交互调节模式。
[0012]本专利技术一个较佳实施例中，声学信号跟随光脉冲信号变化的调节步骤包括但不限于：声学信号跟随光脉冲信号变化控制模块检测到光学刺激模块输出的信号强度；根据跟踪算法、图形算法或公式算法计算得到与光脉冲刺激信号相对应的声学刺激信号的参数调节信息；声学刺激模块根据声学信号参数调节信息对声学刺激信号进行实际输出调节。
[0013]本专利技术一个较佳实施例中，光脉冲信号跟随声学信号变化的调节步骤包括但不限于：光脉冲信号跟随声学信号变化控制模块检测声学刺激模块的声学信号输出值；根据跟踪算法、图形算法或公式算法计算得到与声学信号相对应的光脉冲信号的参数调节信息；光学刺激模块根据光脉冲信号参数调节信息对光脉冲刺激信号进行实际输出调节；其中，光脉冲信号的参数信息包括但不限于电脉冲的频率、幅度、占空比。
[0014]一种基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统，其包括：系统协调控制模块、声学信号发生模块、光电信号发生模块、声学信号跟随光脉冲信号变化控制模块、光脉冲信号跟随声学信号变化控制模块、声学刺激模块和光学刺激模块, 所述系统协调控制模块分别与声学信号发生模块、光电信号发生模块、声学刺激模块、光学刺激模块、声学信号跟随光脉冲信号变化控制模块和光脉冲信号跟随声学信号变化控制模块进行通信连接，以对其进行智能化控制，同时系统协调控制模块接收各个模块反馈的用于调整各个模块的参数，声学信号发生模块与声学刺激模块相连接以发送信号，声学刺激模块分别与声学信号跟随光脉冲信号变化控制模块和光脉冲信号跟随声学信号变化控制模块相连接进行互动，光电信号发生模块通过其电脉冲控制LED灯而产生红外光脉冲，并与光学刺激模块相连接以实施光学刺激，光学刺激模块分别与声学信号跟随光脉冲信号变化控制模块和光脉冲信号跟随声学信号变化控制模块相连接进行互动作。
[0015]本专利技术一个较佳实施例中，系统中的各个模块为一体式或分离式结构，且操作控制模式包括自动控制模式和手动操作模式，声学刺激模块置于人体外耳道、耳廓内或耳廓外，并通过耳道传导至并刺激耳蜗，光学刺激模块设置在人体的头部表皮。
[0016]本专利技术的有益效果是：通过信号处理及声、光及电子技术，实现了深脑声电刺激和浅脑生物光脉冲刺激互动结合，使声学刺激信号的旋律和强度可以调节电脉冲的宽度和幅
度，还能使光脉冲的宽度和幅度调节声学信号的旋律和强度，并分别通过声刺激装置和红外光脉冲刺激照射装置实施同步跟踪、异步参数可调的综合物理因子干预神经声电光刺激的刺激方案，实现声控光、光控声交互刺激，可以用于神经退行性病变以及功能性神经障碍等疾病的康复性治疗。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统中直接交互调节的原理示意图；图2是本专利技术的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统中反馈互调的原理框架图；图3是本专利技术的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统的原理框架图；图4是本专利技术的基于声光互调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统的控制方法，其特征在于，步骤包括：（1）输入或获取个性化的生理声学检测或其它神经生物反馈检测的检测信息；（2）根据检测信息进行包括但不限于调幅、调频的信号处理，以通过声学信号发生模块产生声学刺激信号、光电信号发生模块产生光脉冲刺激信号；（3）选择声学刺激信号与红外光脉冲的交互耦合调节的模式，以将经耳道刺激深脑中枢的声学信号与经颅刺激浅脑皮层的红外光脉冲信号进行耦合互调；（4）进行深脑声学刺激和/或浅脑红外光脉冲刺激，使得声学刺激信号通过耳蜗转换为电刺激信号并实现深脑中枢物理电刺激和经颅生物光脉冲刺激浅脑皮层的同步耦合以及异步参数可控的声光无创神经调控。2.根据权利要求1所述的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法，其特征在于，所述声学刺激信号和红外光脉冲的各项参数在刺激实施前和/或在刺激过程中，根据刺激进展、人体检测信息或者患者感受的刺激效果反馈信息，进行手动或自动的生成、调节和控制。3.根据权利要求1所述的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法，其特征在于，声学刺激信号强度在人体耐受度以内，包括但不限于根据个性化人体生理声学和脑神经生物反馈检测结果而复合生成的调频和/或调幅声学信号、录制的声音信号、音乐信号、自然声学信号以及复合声学信号与录制声音信号的混合，红外光脉冲波长500nm至1500nm，功率密度5mw/cm2至5w/cm2，波形包括但不限于方波。4.根据权利要求1所述的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法，其特征在于，通过信号处理及实施装置，使声学刺激信号的旋律和强度自动调节控制红外光脉冲的电脉冲的波形、宽度和幅度，又使红外光脉冲的波形、宽度和幅度自动调节声学刺激信号的旋律和强度，以实现声学信号与红外光脉冲信号的交互耦合调节。5.根据权利要求1所述的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法，其特征在于，分别通过放置在耳道内或外的声学刺激模块以及贴在头皮上的光学刺激模块实施同步跟踪、异步的参数可调的物理声光耦合刺激干预的无创神经调控。6.根据权利要求4所述的基于声光互调和耦合刺激的无创神经调控系统及控制方法，其特征在于，声学刺激信号与红外光脉冲的交互耦合调节的模式包括但不限于直接交互调节模式、反馈交互调节模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，赵勇，赵安洪，金萍，
申请(专利权)人：贝泰福医疗科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：