[发明专利]一种获得用于发射穿颅聚焦超声的超声发射序列的方法及系统

说明书

技术领域

本发明是关于超声脑刺激技术，特别是关于一种获得用于发射穿颅聚焦超声的超声发射序列的方法及系统。

背景技术

随着社会老龄化和日渐加深的心理压力等因素的影响，世界范围内包括帕金森病、肌张力失常、强迫症、抑郁症、癫痫等神经精神疾病患者的数量急剧增加，目前全球患者已逾五亿六千万。德国的科学家报道了电刺激下犬的大脑皮层可引发特定的躯体反应。这一重大发现，在此后的一个世纪催生了大脑电刺激、磁刺激、神经植入等系列干预技术，极大促进了人们对脑皮层功能定位的认识和脑疾病研究仪器的研发，并开启了情感、记忆、认知等脑功能调控和心理、精神疾病干预治疗的新篇章。

神经系统是机体内起主导作用的系统。中枢神经系统介导情绪、注意、学习、记忆等高级功能的产生，参与感觉的产生以及随意运动的发起。神经元是神经系统发挥多种功能的功能单位，神经元之间通过突触形成网络，彼此联络，传递信息，形成感觉、运动等系统，每个系统又可分为若干子系统，如感觉中的视觉、嗅觉、听觉、味觉及体表触觉等，其功能的实施依赖于不同类型、处于神经系统不同部位细胞之间精准联系而形成的神经环路。神经环路是联系分子细胞功能与整体行为功能之间的桥梁，特定功能神经环路的研究有利于理解神经环路的形成与修饰，信息编码、加工与处理，以及其与行为间关系，从而可更深层次了解脑的工作原理。

神经调控是研究神经环路的一种有效手段，脑深部电刺激(Deep brain stimulation,DBS)，亦称“脑起搏器”，是一种神经系统疾病外科与电子技术相结合的新疗法，采用立体定向手术，将微电极植入患者的脑内靶点，通过可控的电刺激抑制靶点细胞的异常功能，达到有效干预疾病的目的(参见中国专利CN 102470247 A，CN 102762253 A4】)。该技术是目前唯一能够与大脑深部直接接触并干预大脑活动、治疗大脑疾病的技术手段，自1987年首次被用于震颤的控制以来，全世界共有超过10万名患者植入了DBS装置，为众多难治性的脑疾病如抑郁症、帕金森病、难治性癫痫、肌张力失调、顽固性疼痛等提供了一种有效的新型干预方法【Halpem CH,Samadani U,Litt B,et a1.Deep brain stimulation for epilepsy.Neurotherapeutics,2008,5(1)：59-67.】。

经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulatioin,tDCS)和经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)等技术是无痛无创的检测和治疗技术。前者经由两个盐水浸湿的头皮贴附电极片向颅内特定区域输入恒定电流，改变大脑表面神经元膜电位的去极化或超极化方向，从而改变自发神经活动的皮质兴奋性【CN 202538169 U】。TMS由放置于头皮上的磁性线圈产生的瞬时、高伏脉冲产生一个垂直于线圈平面的磁场域，几乎无衰减地通过头皮和颅骨，到达大脑的深部组织并产生感应电流，使神经细胞去极化并产生诱发电位。通过单脉冲、双脉冲和重复经颅磁刺激等模式，调控神经细胞的兴奋或抑制特性，从而调节皮层的功能(参见中国专利CN 102462892 A及美国专利US 6827681 B2以及Kirton A,Chen R,Friefeld S,Gunraj C,Pontigon A-M,et al.(2008)Contralesional repetitive transcranial magnetic stimulation for chronic hemiparesis in subcortical paediatric stroke:a randomised trial.The Lancet Neurology 7:507-513.)。两种技术均用于评价神经电生理传导通路，以及抑郁症、癫痫、中风、精神分裂症、自闭症等疾病的神经康复治疗。

微量药物泵技术(Drug Delivery Pump)通过在精确位置植入泵装置直接给药的手段来实现神经调控(参见美国专利US 6609030 B1)。由于药物直接作用到局部，有效减少了用药剂量，减少了副作用。长期通过植入泵鞘内使用巴氯芬已经成为治疗难治性脊髓或者大脑起源的痉挛的基本方法。光感基因神经调控(Optogenetics)是探索神经环路的有力工具(参见中国专利CN 102283145 A及美国专利US 20140142664 A1)。其基本原理是将视蛋白基因加上特异启动子通过病毒转染导入特定的神经元类群，并通过不同参数的光刺激，来改变该神经元的生理活动，从而实现所属神经通路的调控。