[发明专利]一种基于SERF原子磁强计的梯度仪配置式脑磁测量系统

说明书

本发明涉及一种基于SERF原子磁强计的梯度仪配置式脑磁测量系统，包括：磁屏蔽房、适用于梯度仪配置模式的脑磁测量帽、SERF原子磁强计梯度仪传感器阵列、SERF原子磁强计参考传感器阵列、脑磁诱发刺激系统、数据采集及处理系统。相比于价格高、运行成本高，体积庞大，结构笨重的传统的SQUID(超导量子干涉仪)脑磁测量系统，基于SERF原子磁强计的脑磁测量系统结构灵活，运行成本可忽略不计，并能实现与SQUID相同的脑磁测量。其次，基于SERF原子磁强计的梯度仪配置式脑磁测量系统相比其他只用SERF原子磁强计进行单一方向磁场测量的脑磁系统，它能更加有效的抵消环境磁场噪声，提高信噪比。

技术领域

本发明涉及生物医疗仪器领域，特别是一种采用原子磁强计，如SERF(Spin-Exchange Relaxation-Free，无自旋交换弛豫)原子磁强计进行梯度式脑磁测量的装置系统。

背景技术

脑磁图因其具有较高的时间分辨率和空间分辨率，在临床以及脑科学研究中有重要的应用价值。基于超导量子干涉器件(SQUID)的脑磁图技术发展成熟，但是由于其价格昂贵、维护运行成本高、结构笨重等缺陷而使得脑磁图的广泛应用受限。

现今，SERF磁强计已能够达到同SQUID器件同等的灵敏度，因此基于SERF磁强计的脑磁图系统正在逐步发展。基于SERF磁强计的脑磁图系统可以将SERF磁强计按照需求任意布置在大脑的各个位置，可根据3D打印技术定制不同大小的脑磁帽等，其应用更加灵活，并且成本相较SQUID脑磁图系统更低，有望替代SQUID脑磁图仪。

目前，基于SERF磁强计的脑磁图系统均是使用磁强计直接插入脑磁测量头盔上的探头插槽中进行脑磁测量。由于脑磁信号微弱，环境磁场对脑磁测量影响较大，单一的使用SERF原子磁强计进行脑磁测量不能够有效的减小噪声干扰，信噪比较低。本发明基于SERF磁强计的梯度仪配置式脑磁测量系统能够有效降低环境磁场的干扰，是SERF磁强计脑磁装置系统的发展方向。

发明内容

本发明技术解决问题：针对目前现有的基于SERF磁强计脑磁测量系统的缺点，提供一种基于SERF原子磁强计的梯度仪配置式脑磁测量系统，相比SQUID脑磁测量系统，能够实现和SQUID同等的脑磁测量，运行维护成本低；相比其他只用SERF原子磁强计进行单一方向磁场测量的脑磁系统，它能更加有效的抵消环境磁场噪声，提高信噪比。

本发明技术解决方案：

一种基于SERF原子磁强计的梯度仪配置式脑磁测量系统结构包括：磁屏蔽房、适用于梯度仪配置模式的脑磁测量帽、SERF原子磁强计梯度仪传感器阵列、SERF原子磁强计参考传感器阵列、脑磁诱发刺激模块、数据采集及处理模块。

基于SERF原子磁强计的梯度仪配置式脑磁测量在磁屏蔽房中进行。受试者头部佩戴梯度仪配置式头盔，接受脑磁诱发刺激模块的听觉、视觉或触觉相关刺激，SERF原子磁强计梯度仪传感器阵列插入头盔上的插槽中，SERF原子磁强计梯度仪传感器阵列上方为安置的SERF原子磁强计参考传感器阵列。SERF原子磁强计参考传感器和SERF原子磁强计梯度仪传感器阵列的信号输出到屏蔽房外的数据采集及处理模块，进行脑磁数据处理。

1)磁屏蔽房

磁屏蔽房用于屏蔽地球环境磁场，使SERF原子磁强计能够工作在零磁环境中。磁屏蔽房建在隔振地基上，采用具有超高磁导率的三层坡莫合金制成，坡莫合金中间使用铝层隔开，根据涡流屏蔽的原理形成对地球环境磁场的高频屏蔽。在屏蔽房中进行人脑磁场采集。

2)适用于梯度仪配置式的脑磁测量帽及SERF原子磁强计梯度仪传感器阵列

脑磁测量帽根据受试者的核磁共振(MRI)扫描得到的MRI图像，提取出人头部的外轮廓，根据实际头部外轮廓向外扩张1cm形成头盔表面。在此脑磁帽表面上根据单个的SERF原子磁强计的尺寸布置通道个数，通道呈插槽状，每个通道包含两个插槽，单个的SERF原子磁强计测量时插入插槽中，每个通道组成一个SERF原子磁强计梯度仪。