一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法及系统，属于非侵入式神经刺激领域，包括：于预定的生物组织区域同时施加第一预设频率的第一高频磁场和第二预设频率的第二高频磁场；第一高频磁场产生的第一交变感应电场和第二高频磁场产生的第二交变感应电场进行干涉，形成低频包络电场，以通过低频包络电场对需要刺激的预定的生物组织区域进行深度刺激。本发明专利技术基于两路不同频率的高频磁场，转换成不同频率的交变感应电场，进行相干并形成低频包络电场，由于脑部组织具有高阻抗特性，高频磁场的刺激波形和振幅与神经组织关联度较小，使得转换后形成交变感应电场的低频包络电场可以保持预定的波形条件，进而对深度神经调控刺激。度神经调控刺激。度神经调控刺激。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法及系统


[0001]本专利技术涉及非侵入式神经刺激领域，尤其涉及一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法及系统。

技术介绍

[0002]非侵入性神经调控刺激无创、安全及易操作，在临床治疗上已得到应用。其主要包括经颅磁刺激(Transcranialmagneticstimulation，TMS)和经颅电刺激(TranscranialElectricalStimulation，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。但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。
[0003]现有技术中，通过2对电极各施加2个不同频率的交流电，共同作用于大脑时，两个频率相近的电磁波在大脑内某个位置相遇时部分相干并形成一个包络电场，且该包络电场的频率为两者之差，从而激活该位置的神经元群。但是注入的电流密度和电场大小、形状和方向随着阻抗和组织结构的波动而变化，在电压控制系统中，注入组织的电流和电流密度以及电场的大小将取决于电极之间的阻抗，因此电极阻抗变化起着至关重要的作用。在电流控制系统中，注入电流的密度和电场强度保持不变，注入电压波形就出现改变，电场波形将不同于预定的形状，由于这些限制大大地降低了空间精度，因此针对以上问题，迫切需要设计出一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法及系统，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

[0004]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法及系统。
[0005]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：
[0006]一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，包括：
[0007]于一预定的生物组织区域同时施加一第一预设频率的第一高频磁场和一第二预设频率的第二高频磁场，所述第一预设频率与所述第二预设频率不同；
[0008]所述第一高频磁场产生第一交变感应电场，所述第二高频磁场产生第二交变感应电场；
[0009]所述第一交变感应电场和所述第一交变感应电场于所述预定的生物组织区域中进行干涉，形成一第三频率的低频包络电场，以通过所述低频包络电场对需要刺激的所述预定的生物组织区域进行深度刺激，其中，所述第三频率为所述第一交变感应电场与所述第二交变感应电场的频率差值。
[0010]优选地，所述第一交变感应电场的频率与所述第一预设频率成正比例；
[0011]所述第二交变感应电场的频率与所述第二预设频率成正比例。
[0012]优选地，还包括：
[0013]提供一对磁感应线圈，所述一对磁感应线圈包括：第一磁感应线圈，用以产生所述第一高频磁场；第二磁感应线圈，用以产生所述第二高频磁场；
[0014]对所述第一磁感应线圈、所述第二磁感应线圈的参数分别进行调整，进而调整得到刺激所需的所述低频包络电场，所述参数包括磁场频率和/或磁场强度和/或线圈直径和/或线圈位置和/或线圈角度。
[0015]优选地，还包括：
[0016]根据刺激要求和刺激反馈信息，调整所述第一磁感应线圈和所述第二磁感应线圈的磁场振幅百分比率、线圈电压，进而对所述预定的生物组织区域的位置、范围进行微调。
[0017]优选地，所述一对磁感应线圈的形状为双“拍”型或“8”型。
[0018]本专利技术还提供一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激系统，用于实施如上述的基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，包括：
[0019]一对磁感应线圈，朝向一预定的生物组织区域设置，所述一对磁感应线圈包括：第一磁感应线圈，用以提供一第一高频磁场；第二磁感应线圈，用以提供一第二高频磁场；
[0020]刺激控制单元，连接所述第一磁感应线圈和所述第二磁感应线圈，用以控制所述第一磁感应线圈施加第一预设频率的所述第一高频磁场，以及控制所述第二磁感应线圈施加第二预设频率的所述第二高频磁场；
[0021]其中，所述第一高频磁场产生第一交变感应电场，所述第二高频磁场产生第二交变感应电场；
[0022]所述第一交变感应电场和所述第一交变感应电场于所述预定的生物组织区域中进行干涉，形成一第三频率的低频包络电场，以通过所述低频包络电场对需要刺激的所述预定的生物组织区域进行深度刺激，其中，所述第三频率为所述第一交变感应电场与所述第二交变感应电场的频率差值。
[0023]优选地，还包括：
[0024]刺激调整单元，连接所述刺激控制单元，用于对所述第一磁感应线圈、所述第二磁感应线圈的参数分别进行调整，进而调整得到刺激所需的所述低频包络电场，所述参数包括磁场频率和/或磁场强度和/或线圈直径和/或线圈位置和/或线圈角度。
[0025]优选地，还包括：
[0026]刺激微调单元，连接所述刺激控制单元，用于根据刺激要求和刺激反馈信息，调整所述第一磁感应线圈和所述第二磁感应线圈的磁场振幅百分比率、线圈电压，进而对所述预定的生物组织区域的位置、范围进行微调。
[0027]优选地，所述第一磁感应线圈和所述第二磁感应线圈分别固定在一调节机构上，所述调节机构用以对所述第一磁感应线圈和所述第二磁感应线圈进行调整。
[0028]优选地，所述调节机构的制备材料为非金属材料或非磁感应金属材料。
[0029]本专利技术的有益效果在于：
[0030]本专利技术基于大脑的低通滤波特性，向脑部组织施加两路不同频率的高频磁场，转换成不同频率的交变感应电场，交变感应电场间进行相干并形成低频包络电场，低频包络电场在深度脑部区域形成刺激，以对目标组织进行非侵入性脑刺激；同时由于脑部组织具
有高阻抗等特性，经过脑部表层的高频磁场的刺激波形和振幅与神经组织关联度较小，不产生刺激反应，避免磁场发生严重失真，也使得转换后形成交变感应电场的低频包络电场可以保持预定的波形条件，进而对深部神经调控刺激。
附图说明
[0031]图1为本专利技术较佳的实施例中，基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法的流程示意图；
[0032]图2为本专利技术较佳的实施例中，两路高频磁场同时形成低频包络电场刺激的原理示意图；
[0033]图3为本专利技术较佳的实施例中，两路交变感应电场下神经组织产生感应时的电流示意图；
[0034]图4为本专利技术较佳的实施例中，基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激系统具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，其特征在于，包括：于一预定的生物组织区域同时施加一第一预设频率的第一高频磁场和一第二预设频率的第二高频磁场，所述第一预设频率与所述第二预设频率不同；所述第一高频磁场产生第一交变感应电场，所述第二高频磁场产生第二交变感应电场；所述第一交变感应电场和所述第一交变感应电场于所述预定的生物组织区域中进行干涉，形成一第三频率的低频包络电场，以通过所述低频包络电场对需要刺激的所述预定的生物组织区域进行深度刺激，其中，所述第三频率为所述第一交变感应电场与所述第二交变感应电场的频率差值。2.根据权利要求1所述的基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，其特征在于，所述第一交变感应电场的频率与所述第一预设频率成正比例；所述第二交变感应电场的频率与所述第二预设频率成正比例。3.根据权利要求1所述的基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，其特征在于，还包括：提供一对磁感应线圈，所述一对磁感应线圈包括：第一磁感应线圈，用以产生所述第一高频磁场；第二磁感应线圈，用以产生所述第二高频磁场；对所述第一磁感应线圈、所述第二磁感应线圈的参数分别进行调整，进而调整得到刺激所需的所述低频包络电场，所述参数包括磁场频率和/或磁场强度和/或线圈直径和/或线圈位置和/或线圈角度。4.根据权利要求3所述的基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，其特征在于，还包括：根据刺激要求和刺激反馈信息，调整所述第一磁感应线圈和所述第二磁感应线圈的磁场振幅百分比率、线圈电压，进而对所述预定的生物组织区域的位置、范围进行微调。5.根据权利要求3所述的基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激方法，其特征在于，所述一对磁感应线圈的形状为双“拍”型或“8”型。6.一种基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激系统，其特征在于，用于实施如权利要求1
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5任意一项所述的基于高频磁电转换的非侵入式神经刺激...

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