[发明专利]用于超声脊髓刺激的设备和方法

权利要求书

1.一种用于超声刺激脊髓的设备，所述设备包括：

成像模块，所述成像模块包括第一组超声换能器，所述第一组超声换能器被配置为获得实时脊髓图像，第一空间传感器附接到成像模块；

图像识别模块，所述图像识别模块被配置为从所述实时脊髓图像中选择脊髓的预定刺激区域，并计算所选择的刺激区域相对于第二组超声换能器的位置和取向，并且图像识别模块进一步定位所选择的刺激区域相对于第一组换能器的位置和取向并由第一刚性变换矩阵来表示；

刺激模块，所述刺激模块包括第二组超声换能器，所述第二组超声换能器被配置为在所计算的相对位置和取向处刺激脊髓的所选择的刺激区域，第二空间传感器被附接到所述刺激模块；以及

控制模块，所述控制模块被配置为协调所述成像模块、所述图像识别模块和所述刺激模块，以在至少两个刺激周期中操作，使得在所述至少两个刺激周期的每一个中，通过所述成像模块获得第一实时脊髓图像，通过所述图像识别模块选择所述预定刺激区域并计算所选择的刺激区域相对于所述第二组换能器的位置和取向，并且所述刺激模块将超声刺激施加于脊髓的所选择的刺激区域，

其中，接收器附接到所述控制模块并且被配置为在空间中产生磁场，

其中，第一空间传感器和第二空间传感器感测磁场的强度和磁场的大小变化，第一空间传感器和第二空间传感器的相对位置和取向以及因此的第一组超声换能器和第二组超声换能器的相对位置和取向被计算并由第二刚性变换矩阵表示，利用第一刚性变换矩阵和第二刚性变换矩阵，计算所选择的刺激区域相对于所述第二组超声换能器的位置和取向；

其中，在脊髓的所选择的刺激区域相对于第二组超声换能器的位置和取向的计算中，采用第三刚性变换矩阵以补偿计算中的不准确性源。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一组超声换能器和所述第二组超声换能器是布置在换能器阵列内的同一组超声换能器。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述换能器阵列是柔性的。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一组超声换能器和/或第二组超声换能器以一维或二维布置为换能器阵列。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，第一组换能器和第二组换能器在使用中位于患者的皮肤表面上。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制模块还被配置为协调所述成像模块、所述图像识别模块和所述刺激模块，使得在所述至少两个刺激周期的每一个周期中，在通过所述刺激模块对脊髓的所述所选择的刺激区域施加超声刺激的同时或之后，所述成像模块获得第二实时脊髓图像，所述识别模块从所述第二实时脊髓图像中识别出所述脊髓的实际刺激区域，并且所述控制模块基于实际刺激区域与预定刺激区域之间的差异来调节所述识别模块和/或刺激模块。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述差异包括所述实际刺激区域与所述预定刺激区域之间的位置、轮廓和/或大小的差异。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述差异包括肌肉在所述实际刺激区域处的诱发响应。

9.根据权利要求6所述的设备，其中，调节所述识别模块包括以下步骤中的至少一项：(1)优化所述识别模块的图像识别算法，以从所述第一实时脊髓图像中选择所述脊髓的预定刺激区域；(2)补偿所述所选择的刺激区域相对于所述第二组超声换能器的位置和取向的计算。

10.根据权利要求6所述的设备，其中，调节所述刺激模块包括调节以下各项中的至少一项：超声束的焦点、聚焦区域、强度和频率，以及所述刺激周期的占空比、重复率和持续时间。

11.如权利要求1所述的设备，其中，还包括反馈模块，所述反馈模块被配置成接收代表来自脊髓的预定刺激区域的受神经支配的肌肉的肌肉收缩的信号，并且所述控制模块基于所述信号调节所述识别模块和/或所述刺激模块。