[发明专利]经颅磁刺激的控制

说明书

本发明涉及一种经颅磁刺激设备，包括：至少两个线圈(130，140)、用于每个线圈(130，140)的输入通道(150，160)、控制单元(170)、存储用于至少两个线圈(130，140)的能量的至少一个储能器(120)，控制单元(170)被配置为：确定至少一个刺激强度；确定存储在至少一个储能器(120)中的能量等级；确定用于每个线圈(130，140)的调制模式；根据所确定的调制模式生成用于控制至少两个线圈(130，140)中的至少一个线圈(130，140)的输入通道的至少一个控制信号，以便控制来自至少一个储能器(120)的每个线圈(130，140)的输入。还公开了一种方法。

技术领域

本发明总体涉及经颅磁刺激的技术领域。更具体地，本发明涉及经颅磁刺激的控制。

背景技术

经颅磁刺激(TMS)是一种用于刺激皮层神经元的无创性工具。TMS例如用于皮层功能区的术前标测、研究皮层的有效连通性，以及治疗重度抑郁症。

在TMS中，刺激是通过经由放置在受试者头皮上的线圈的绕组馈送短暂的、强的电流脉冲来实现的。这会引起时变磁场，该时变磁场在皮层中感应电场，导致目标神经元的膜去极化和超极化。

在多通道TMS(mTMS)中，刺激器线圈单元由几个可以独立控制的线圈组成。可以通过调整流经每个单独的线圈的绕组的电流来修改在脑中感应的电场(E场)模式。总E场是由各线圈产生的E场的总和，每个E场强度与各线圈的线圈电流的变化率成比例。由于E场确定刺激的部位，因此mTMS允许电子控制刺激位置，而无需移动线圈单元。

在mTMS中，可以控制刺激模式(E场)的速度是确定该设备适合哪种用途的关键参数。在一些范例中，需要有在大约一毫秒或几毫秒内改变刺激的可能性。例如，在传统的单通道配对脉冲TMS范例中，具有独立控制强度的两个TMS脉冲仅间隔2至5毫秒传送。优选地，mTMS设备应当能够在不同的位置传送这两个脉冲-或者甚至更好地，能够传送具有期望的时空模式的任意脉冲串(pulse train)。

与线圈电流的变化率成比例的E场强度与电荷存储电容器(或者由并联和/或串联的电容器组成的电容器组)的电压成比例。因此，为了改变mTMS中的刺激强度或刺激位置，需要快速调整电容器的电压等级。然而，根据电容、电容器充电器或放电机制，电压等级调整可能需要几十毫秒到几秒钟。在传统的单通道配对脉冲TMS设备中，速度问题通常通过具有两个可以在刺激之前独立充电的电容器来克服：一个电容器用于第一脉冲，并且另一个电容器用于第二脉冲。然而，这增加了设备的成本和尺寸。此外，以短间隔传送两个以上的独立脉冲将需要添加甚至更多的电容器。在一些mTMS范例中，例如，当使用反馈控制系统时，刺激位置和强度甚至可能不是预先知道的，使得在脉冲序列之前固定电容器电压是不切实际的。需要快速、不可能预先设计的强度调整的一个简单示例是通过相应地调整线圈电流来补偿线圈和脑的相对运动的情况。

此外，传统的解决方案有脉冲持续时间取决于线圈的电感的缺点，这使得单独地适应刺激脉冲具有挑战性。为了解决这个问题，引入了多个解决方案，其中，通过将电流输入到线圈的电源的调制控制信号来控制输入到线圈的电流。以这种方式，可以调整输入到线圈的电流的波形，并且因此调整在脑中感应的E场。这种现有技术的解决方案仍然面临如上所述的缺点，即它们仅基于一个线圈，并且它们还是电容器-线圈专用的，并且因此，TMS设备的成本和尺寸仍然很高。

从上面可以看出，现有技术的解决方案有缺点，并且需要通过引入用于控制用于TMS的脉冲的生成的新方法来克服缺点。

发明内容

为了提供对各种发明实施方式的一些方面的基本理解，以下给出了简化的概要。概要不是本发明的广泛概述。它既不旨在识别本发明的关键或重要元件，也不旨在描绘本发明的范围。以下概要仅以简化形式呈现本发明的一些概念，作为对本发明的示例性实施方式的更详细描述的前序。