一种大脑功能调制与检测的一体化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种大脑功能调制与检测的一体化装置，在经颅磁刺激线圈的表面套上一层硅胶套，硅胶套的内圈和外圈设有若干个距离不同的孔洞，便于近红外发射与接收的探头插入，利用硅胶的弹性，可牢固握持探头并能随意调节探头的上下方位，保证探头与检测部位的头皮紧密接触。微型近红外脑功能检测装置用微处理器设定690nm、830nm两种波长的近红外线分别发射与接收的频率，采用分时复用模式依次轮流点亮分布在刺激线圈中心部位的若干个LD/LED发射光源，周围探头检测到的信号经过处理在液晶屏上显示出去氧血红蛋白和血流量的变化，反映经颅磁刺激时各检测通道部位所对应脑区功能活动的强弱、范围与深度发生的变化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种大脑功能调制与检测的一体化装置。尤其涉及到一种无创性经颅磁刺激与微型近近红外脑功能检测技术同时实施的方法与一体化装置。
技术介绍
经卢页磁刺激仪(TranscranialMagnetic Stimulation,TMS)是 1985年以后出现的无创性大脑皮质刺激和调制的新技术，在脑科学研究与临床诊断、治疗方面得到广泛应用。TMS用脉冲瞬变的磁场无阻无痛穿过颅骨，在颅内产生感应电流刺激大脑皮质神经而产生一系列生理作用和生化反应。TMS在神经科学中影响到分子、突触、细胞、网络、功能区、系统结构以及决策行为的各个层次；近年来，在康复医学、精神医学、神经科学等领域日益受到人们的重视，在临床和科研方面已被逐渐推广。TMS调制神经功能的原理是用不同刺激模式和刺激参数作用于局部神经和网络，双向调控神经的突触连接强度，即调制神经功能的长时程增强或长时程抑制，双向调节神经兴奋性，调节局部脑血流量和新陈代谢，并以此来调控神经功能、治疗神经功能障碍性疾病。TMS的双向调节作用有刺激频率依赖性，用高频重复刺激可以提高刺激部位的神经兴奋性，提高耗氧量和新陈代谢。低频的重复刺激作用相反，可以抑制神经兴奋性、减少血流量。但是影响TMS刺激效果的因素很多，如刺激线圈的大小与形状、刺激距离与角度、刺激强度与模式都会影响TMS的刺激效果；TMS的刺激作用还受神经活动状态、神经活动历史、神经自稳定性、个体差异、病理改变和药物作用的影响。因此TMS需要综合考虑这些因素，选择个体化的刺激参数、及时观察刺激效果、及时调整刺激参数。TMS常用于刺激大脑皮质运动区，可以使运动神经控制的靶肌收缩抖动，常用靶肌上的运动诱发电位(MEP)的幅度来检测刺激效果，来决定刺激参数、按照预定目标，人为的干预神经功能来调制运动神经的兴奋性。现在又发现刺激大脑其余部位，(如额叶背外侧、颞叶、顶叶)可以治疗一些神经精神功能障碍性疾病，如抑郁症、精神分裂症等等。但是刺激这些部位没有靶器官可以检测到刺激效果，常规的高频刺激的效果受到多因素的影响，这些不确定因素需要正确的选择刺激模式和参数，如果不能实时检测到刺激效果，不能确定刺激部位的耗氧量的变化就难以确定TMS对刺激部位的影响，难以确定TMS的治疗效果，妨碍了 TMS的应用、发展与推广。因为大脑的兴奋与活动使代谢增加，耗氧量增加；目前只有用功能性磁共振(fMRI)和正电子发射计算机断层扫描成像系统(PET)来检测TMS刺激大脑非运动区对脑血流与生化代谢的改变来判断TMS刺激后的治疗效果，但这两种设备都十分昂贵，检测时间长、头部不能移动、封闭的环境容易产生幽闭恐怖，这些不利因素也影响了刺激结果，限制了神经科学的研究范围，难以在临床应用与普及。脑的神经活动需要耗氧，氧由血液中的血红蛋白提供。20世纪90年代出现的新型无创性近近红外脑功能光学成像(Functional near infrared spectroscopy fNIRS)技术能够提供颅内氧合血红蛋与去氧血红蛋白浓度变化的信息，神经活动与氧合血红蛋白的增力口、血流量的增加相关。fNIRS反映大脑功能活动引起的局部耗氧量与血流量的变化，其准确性和可信性已被fMRI和PET证实。近红外线能够透入颅骨，部分近红外能够通过脑组织的散射返回，在3-5厘米处穿出颅骨(透入越深，返回颅骨的距离越远)。氧合血红蛋白和去氧血红蛋白对近红外吸收光谱频率的不同、大脑功能活动处含氧血红蛋白和去氧血红蛋白比率发生变化，使射入颅骨到达大脑皮质的不同波长的近红外线的散射光强度发生变化，用高灵敏的探头-光电传感器可实时以检测到这种变化，象fMRI —样，通过检测大脑局部血氧与血流的变化来间接了解大脑的功能活动。fNIRS的工作原理简单可靠，由激光二极管(LD)或发光二极管(LED)发射出波长为830nm和690nm的近红外光，分别可以检测氧合血红蛋白和去氧血红蛋白，可用具有相同频率特性的光电接收二极管或光电池作为探头，检测不同频率近红外线的散射，然后对信号放大、滤波、可实时显示每个位于大脑表面不同部位检测通道上光强的变化，从而反映不同大脑部位氧合血红蛋白和血流量的变化，经过软件处理，把信号幅度转换成不同的颜色，显示在头部影像模型上，实时动态显示大脑局部血流和功能的变化。fNIRS系统的优点是安全、简便、成本低，能实时检测大脑局部的功能活动而不用固定头部、能够多次重复实验。克服了 fMRI和PET的不足，并适合与TMS互不干扰地同时进行大脑功能检测。但目前TMS与fNIRS这两种新技术只有独立的设备。近红外脑功能成像设备的发射与接收都通过光导纤维，虽然光导纤维不受电磁干扰，但TMS的刺激线圈在密布了光导纤维的头部很难移动操作，过多的光导纤维固定在头架上费时费事，TMS的刺激线圈在光导纤维中间无法接近颅骨进行有效的定位和准确的刺激皮质靶区部位，使得目前的TMS与fNIRS很难同时工作。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种大脑功能调制与检测的一体化装置，适合于在实施大脑功能刺激时，同时检测刺激部位去氧血红蛋白与血流量发生变化进而反映刺激部位神经活动、神经兴奋性发生变化的一体化装置。磁刺激中需要了解刺激部位对神经双向调节的结果-神经兴奋性是增加或抑制，相对应的是氧合血红蛋白增加或减少，还需要了解刺激作用的范围与深度。本技术可以方便的实现边刺激边检查，监测经颅磁刺激对大脑功能调制的方向、程度、影响范围与深度，以便选择更好的刺激模式、刺激参数来达到理想的刺激效果。本技术的技术方案:本技术的一种大脑功能调制与检测的一体化装置包括经颅磁刺激仪和近红外脑功能光学成像仪，所述的近红外脑功能光学成像仪的微处理器通过延时触发器与经颅磁刺激仪的外触发器连接，近红外脑功能光学成像仪的发射探头和接收探头嵌套在经颅磁刺激仪的刺激线圈周围。所述的近红外脑功能光学成像仪为微型近红外脑功能光学成像仪，包括微处理器，与微处理器连接的放大器、滤波器、模拟选择器、模数转换器、数模转换器、双向恒流驱动器、延时触发器、液晶触摸屏，双向恒流驱动器与发射探头连接，接收探头与放大器连接；近红外脑功能光学成像仪及其液晶触摸屏安装在经颅磁刺激仪的手柄上。所述的近红外脑功能光学成像仪的发射探头和接收探头通过具有可塑性与弹性的硅胶套嵌套在经颅磁刺激仪的刺激线圈上，硅胶套包括底面、与底面垂直的外套和内套，外套套在经颅磁刺激仪的刺激线圈的外侧，内套嵌在经颅磁刺激仪的刺激线圈的内侧，夕卜套和内套上有探头安装洞孔；外套和内套的高度和内外壁的形状、尺寸与经颅磁刺激仪的刺激线圈匹配。所述的近红外脑功能光学成像仪的外触发器对经颅磁刺激仪的触发信号是:在近红外脑功能光学成像仪停止工作的Ims中锁定探头的输入输出，延时0.5ms触发经颅磁刺激仪的刺激线圈产生0.3ms脉冲磁场，脉冲磁场输出停止后，经过0.2ms后近红外脑功能光学成像仪解除锁定。所述的近红外脑功能光学成像仪中的双向恒流驱动电路包括双向桥式驱动电路和与之连接的恒流电路，双向桥式驱动电路的输出端直接驱动双向反并联的两个发光二极管LED或激光二极管LD组成的发射探头，一个发光管的波长是830nm，另一个发光管的波长为690nm，由微处理器分时轮流控制不同波长的两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大脑功能调制与检测的一体化装置，包括经颅磁刺激仪和近红外脑功能光学成像仪，其特征在于：所述的近红外脑功能光学成像仪的微处理器通过延时触发器与经颅磁刺激仪的外触发器连接，近红外脑功能光学成像仪的发射探头和接收探头嵌套在经颅磁刺激仪的刺激线圈周围。

【技术特征摘要】
1.一种大脑功能调制与检测的一体化装置，包括经颅磁刺激仪和近红外脑功能光学成像仪，其特征在于:所述的近红外脑功能光学成像仪的微处理器通过延时触发器与经颅磁刺激仪的外触发器连接，近红外脑功能光学成像仪的发射探头和接收探头嵌套在经颅磁刺激仪的刺激线圈周围。2.根据权利要求1所述的大脑功能调制与检测的一体化装置，其特征在于:所述的近红外脑功能光学成像仪为微型近红外脑功能光学成像仪，包括微处理器，与微处理器连接的放大器、滤波器、模拟选择器、模数转换器、数模转换器、双向恒流驱动器、延时触发器、液晶触摸屏，双向恒流驱动器与发射探头连接，接收探头与放大器连接；近红外脑功能光学成像仪及其液晶触摸屏安装在经颅磁刺激仪的手柄上。3.根据权利要求1或2所述的大脑功能调制与检测的一体化装置，其特征在于:近红外脑功能光学成像仪的发射探头和接收探头通过具有可塑性与弹性的硅胶套嵌套在经颅磁刺激仪的刺激线圈上，硅胶套包括底面(2g)、与底面垂直的外套(2c)和内套(2d)，外套(2c)套在经颅磁刺激仪的刺激线圈的外侧，内套(2d)嵌在经颅磁刺激仪的刺激线圈的内侦牝外套(2c)和内套(2d)上有探头安装洞孔；外套(2c)和内套(2d)的高度和内外壁的形状、尺寸与经颅磁刺激仪的刺激线圈匹配。4.根据权利要求1或2所述的大脑功能调制与检测的一体化装置，其特征在于:近红外脑功能光学成像仪的外触发器对经颅磁刺激仪的触发信号是:在近红外脑功能光学成像仪停止工作的Ims中锁定探头的输入输出，延时0.5ms触发经颅磁刺激仪的刺激线圈产生0.3ms脉冲磁场，脉冲磁场输出停止后，经过0.2ms后近红外脑功能光学成像仪解除锁定。5.根据权利要求2所述的大脑功能调制与检测的一体化装置，其特征在于:所述的近红外脑功能光学成像仪中的双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：路承彪，
申请(专利权)人：武汉碧萝金科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：