[发明专利]一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激装置与方法

说明书

本发明为一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激装置与方法，该装置包括超声探头、磁场发生组件和信号采集组件；磁场发生组件包括操作台和亥姆霍兹线圈；其特征在于，亥姆霍兹线圈放置在操作台上，且连接电源；待刺激对象置于操作台上，待刺激对象的头部位于亥姆霍玆线圈的中间，亥姆霍兹线圈通电产生磁场，通过改变电源输出电流的大小和类型，调节磁场的大小和类型；超声探头作用在待刺激对象的头部，光电信号采集组件用于采集待刺激对象受到刺激后的荧光信号和局部场电位信号。该装置实现了磁场大小和类型的可调，采集受到刺激后的局部场电位信号和荧光信号，将局部场电位信号的耦合强度与荧光信号的强度变化进行融合构建调节指标，实现精准调控。

技术领域

本发明属于神经调控技术领域，具体涉及一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激装置与方法。

背景技术

神经精神类疾病已经成为影响人们生活质量的重要因素，目前常用的神经调控手段分为：侵入式和非侵入式两大类。侵入式手段主要包括深部脑刺激等，将电极植入大脑深部，通过微电流刺激进行神经调控，治疗运动障碍性神经疾病，该手段存在手术风险，安全系数较低。非侵入式手段主要采用声、光、电磁等物理能量进行神经调控，不需要侵入式手术，目前常用非侵入式神经调控包括经颅磁刺激、经颅直流电刺激等，此类方法存在刺激深度不够与分辨率较低等问题。

经颅磁声耦合电刺激作为一种新型无创的神经调控手段，具有高空间分辨率、非侵入性、对神经进行直接调控等优点，受到越来越广泛的关注。刺激系统在超声刺激的同时引入磁场，使神经组织中的离子在均匀磁场中受到超声作用力产生振动进而受到洛伦兹力作用，正负离子朝相反方向运动，产生感应电流与电场，以实现对相应脑区进行神经调控的目的。

现有磁声耦合电刺激装置大多采用永磁体产生静磁场，磁场大小固定，磁场种类单一，若改变磁场大小，则需要更换不同型号的永磁体，给研究带来诸多不便。

本发明提出一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激装置与方法，该装置能够根据需要调节磁场大小和改变磁场性质，产生直流磁场、交流磁场、交流偏置磁场和混合磁场，实现磁场的无级调节。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激装置与方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激装置，包括超声探头、磁场发生组件和信号采集组件；磁场发生组件包括操作台和亥姆霍兹线圈；其特征在于，亥姆霍兹线圈放置在操作台上，且连接电源；待刺激对象置于操作台上，待刺激对象的头部位于亥姆霍玆线圈的中间，亥姆霍兹线圈通电产生磁场，通过改变电源输出电流的大小和类型，调节磁场的大小和类型；超声探头作用在待刺激对象的头部，光电信号采集组件用于采集待刺激对象受到刺激后的荧光信号和局部场电位信号。

该装置能够产生直流磁场、交流磁场和混合磁场；当电源输出直流电，则亥姆霍兹线圈产生均匀磁场；当电源输出交流电，亥姆霍兹线圈产生交流磁场；当电源交替输出直流电和交流电，亥姆霍兹线圈产生直流和交流交替的混合磁场。

所述光电信号采集组件包括光电信号电极片、电信号发射模块、激光发射模块和信号采集与处理模块；光电信号电极片植入在待刺激对象的颅脑内，光电信号电极片上设有电极端子和光纤端子，电极端子与电信号收集模块连接，光纤端子与激光发射模块连接；信号采集与处理模块采集荧光信号和局部场电位信号。

所述光电信号电极片上包含四个呈阵列排布的电极端子，相邻电极端子之间的中心距为 300μm，单个电极端子的直径为25μm。

所述超声探头上设有超声相控阵列，阵元数为64，阵元宽度为0.25mm，阵元长度为14mm，相邻阵元的间距为0.3mm。

本发明还提供一种磁场可控的经颅磁声耦合电刺激方法，其特征在于，包括以下内容：