[发明专利]一种用于人体经颅超声刺激与脑电记录同步的系统

说明书

技术领域

本发明涉及经颅超声刺激神经调控技术领域，且特别涉及一种用于人体经颅超声刺激与脑电记录同步的系统。

背景技术

经颅超声刺激作为新兴的大脑功能调控技术，相较于现常用的神经调控技术(脑深部电刺激、经颅直流电刺激、经颅磁刺激等)，具有无创性、高空间分辨率、穿透深度高、易与其他技术相结合等优点，可对特定功能区域进行靶向刺激，因此引起了众多研究人员的关注，应用前景被广泛看好。近年来，超声刺激技术研究领域不断取得重大进展，2014年J.Tyler研究团队率先将超声刺激应用于人体，使得该技术的研究对象实现了从动物到人体的跨越，越来越多的研究者开始深入研究超声刺激对于人体的作用机制。

脑电信号的采集与研究已被广泛的应用于临床实践中，成为评价神经活动状态的重要标准，因此，结合脑电信号评价超声刺激大脑神经活动的效应成为经颅超声刺激领域的基本研究手段。需要认识到的是，相比脑电研究现已被广泛应用于各种研究领域，且有成熟的系统可供使用，经颅超声刺激仍处于发展初期，尤其是在人体上仅开展了初步的相关工作。现阶段，市场上尚无成熟的可供人体实验应用的经颅超声刺激系统，而能够实时进行经颅超声刺激与脑电信号记录实时同步的系统则更是无处可寻。这无疑影响了经颅超声刺激技术的发展速度。

以脑电信号为指标来衡量超声刺激对大脑神经活动的调控作用，所需的系统最关键的一点是需要能够实现超声刺激与脑电信号记录的同步性，即要实时地把超声刺激的时序准确地标记在同步记录的脑电信号中，从而在后续脑电信号分析时，精确地知道对应于脑电信号，超声刺激具体是什么时刻施加于目标靶点的。现阶段脑电系统已较为成熟且被广泛的应用。因此，基于现有的脑电系统，开发可实现经颅超声刺激与脑电信号记录实时同步的系统更有现实意义。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提出一种用于人体经颅超声刺激与脑电记录同步的系统，该系统可应用于基础脑认知功能研究或临床脑疾病干预治疗研究，能够实现超声刺激与脑电信号记录同步，解决超声刺激与脑电同步的技术难题。

为了达到上述目的，本发明提出一种用于人体经颅超声刺激与脑电记录同步的系统，包括：含控制软件的计算机(110)、信号发生器(130)、射频放大器(140)、超声换能器(150)、同步控制模块(120)、换能器-头皮耦合模块(151)、脑电系统(160)和信号接收端(161)；其中，

所述含控制软件的计算机(110)，用于发出控制超声输出指令，并呈现电生理实验范式，以及在脑电信号上进行标记的指令；

所述信号接收端(161)，用于脑电信号采集与记录；

所述信号发生器(130)，用于读取并输出储存在存储器中的特定波形的信号，从而输出预设的波形参数的信号；

所述射频放大器(140)，用于将信号发生器(130)产生的信号进行功率放大，并激励超声换能器(150)发射超声波；

所述超声换能器(150)，用于接收射频放大器(140)输出信号并转换产生超声刺激波，实现对靶点的超声刺激；

所述脑电系统(160)，用于记录人体电生理信号并将信号传输至接收端实现脑电信号的储存；同时在信号上实时标记超声刺激时间及类型。

进一步的，所述同步控制模块(120)由并口分线器和通道控制器组成。其中，并口分线器将25孔并口针脚逐一分开，并用另一并口分线器将分散的针脚合并，通道控制器可通过编辑实现并口信号传输针脚的选择以及通讯延时的设定。

进一步的，所述同步控制模块(120)中的并口分线器输出端与脑电系统(160)中的适配器相连，实现计算机(110)与脑电系统(160)的通讯。

进一步的，所述同步控制模块(120)中的通道控制器，可实现多路信号的输出端选择和编译控制信号的实时输出及延时输出。

进一步的，将同步控制模块(120)中的并口分线器用T型射频连接器从信号传输针脚引出一端，并与信号发生器(130)相连，利用所述并口分线器引出的信号传输针脚中的信号触发信号发生器(130)同步产生超声。

进一步的，计算机(110)与脑电系统(160)进行信号传输时，利用从同步控制模块(120)中的并口分线器引出的信号传输针脚传输的TTL电平来触发信号发生器，实现控制超声波的输出。

进一步的，用多个T型射频连接器从不同信号传输针脚(8个针脚)引出TTL信号，通过通道控制器编译实现最多可控制256路信号发生器。