[发明专利]一种经颅超声刺激增加神经营养因子表达的装置及方法

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，特别是涉及一种经颅超声刺激增加神经营养因子(Brain Derived Neurotrophic Factor，脑源性神经营养因子)表达的装置及方法。

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，已有实验证明经颅超声刺激不仅能诱发或抑制神经电活动，还可以通过刺激海马体增加神经新生以及BDNF的表达水平。以上研究表明经颅超声神经刺激作为一种新兴的神经调控技术有着广阔的发展和应用前景。

BDNF在神经系统中广泛表达，对神经元的生存、生长、分化和功能起着重要的作用，因此BDNF可以增加与学习、记忆和应激反应等认知功能相关的脑回路的神经可塑性，并且BDNF可以促进损伤后的神经元修复。目前已经有大量研究表明BDNF对治疗阿尔兹海默症、精神分裂症、抑郁症、脑梗死等多种神经衰退性疾病具有重要作用。目前临床主要通过药物治疗来提高中枢系统BDNF水平，但是完整的脑血屏障阻碍了BDNF作为成熟的蛋白质进入脑组织，进而减弱治疗效果。现有的神经调控技术也较难准确地直接刺激位于深部脑区的海马，从而影响其提高BDNF水平的效能。因此，本发明提出通过刺激浅表脑区以增加位于深部的海马区的BDNF表达的方法，以为提高中枢系统BDNF水平提供一种简单便捷可靠的方法。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种经颅超声刺激增加神经营养因子表达的装置及方法，以通过刺激前额叶而增加海马体的BDNF表达水平，为多种神经衰退性疾病的治疗提供了途径。

为达上述及其它目的，本发明提出一种经颅超声刺激增加神经营养因子表达的装置，包括：

第一信号发生器，用于产生预设的方波形参数的信号；

第二信号发生器，用于在所述第一信号发生器输出的方波的触发下产生预设的正弦波形参数的脉冲信号；

功率放大器，用于将所述第二信号发生器产生的脉冲信号进行功率放大，并激励超声换能器产生超声刺激波；

超声换能器，用于接收所述功率放大器输出的信号并转换产生所述超声刺激波，实现对脑部区域的超声刺激。

进一步地，所述装置还包括换能器-头皮耦合模块，用于将所述超声刺激波精确定位至脑部区域。

进一步地，所述换能器-头皮耦合模块采用准直器，以将所述超声换能器产生的低强度超声通过所述准直器精确定位到脑部区域。

进一步地，经颅超声刺激的所述脑部区域为前额叶。

进一步地，所述第一信号发生器为函数信号发生器，其输出信号的频率为1kHz～3kHz。

进一步地，所述第二信号发生器为函数信号发生器，其输出的脉冲信号的基频为0.35MHz～0.75MHz。

进一步地，所述超声刺激波的超声刺激参数为：空间峰值脉冲峰值声强为1～8W/cm²，脉冲重复频率为1kHz～3kHz。

为达到上述目的，本发明还提供一种经颅超声刺激增加神经营养因子表达的方法，包括如下步骤：

步骤一，通过信号发生器产生脉冲式的电压信号；

步骤二，通过功率放大器将步骤一产生的脉冲信号放大至超声换能器所需的高压脉冲信号；

步骤三，利用超声换能器在功率放大器输出的高压脉冲信号的驱动下产生超声刺激波，实现对脑部区域的超声刺激。

进一步地，于步骤一中，先利用第一信号发生器产生预设的方波形参数的信号，再利用第二信号发生器在所述第一信号发生器输出的方波的触发下产生预设的正弦波形参数的脉冲信号。

进一步地，于步骤三中，采用换能器-头皮耦合模块将所述超声刺激波精确定位至脑部区域。

与现有技术相比，本发明提出一种经颅超声刺激增加脑源性神经影响因子表达的方法，通过函数信号器产生脉冲式的电压信号，再经功率放大器放大至超声换能器所需的高压脉冲信号，而后通过超声换能器得到超声刺激信号，对前额叶脑组织进行刺激，实现了高空间分辨率且无创地提高特定脑区中BDNF的表达的目的。

附图说明

图1为本发明一种经颅超声刺激增加神经营养因子表达的装置的系统结构图；

图2为本发明具体实施例中超声参数示意图；