本發(fā)明涉及神經(jīng)調(diào)控，特別是涉及一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、經(jīng)顱超聲刺激作為一種新發(fā)展的非侵入性腦刺激技術(shù)，通過將超聲傳入大腦特定腦區(qū)，激活或者抑制相應(yīng)的腦區(qū)活動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)神經(jīng)調(diào)控。與其他非侵入的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)相比，超聲能夠以高空間分辨率到達(dá)深部的腦區(qū)。經(jīng)顱超聲刺激已在情緒調(diào)節(jié)，記憶增強(qiáng)，疾病調(diào)控等方面取得良好效果。
2、經(jīng)顱磁刺激作為一種利用磁場(chǎng)脈沖直接作用于大腦皮層，調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，是一種非侵入性的大腦神經(jīng)調(diào)控技術(shù)。傳統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激和經(jīng)顱顱磁刺激為兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)控方式，且刺激為開環(huán)，在調(diào)控過程中刺激參數(shù)(刺激強(qiáng)度、刺激頻率以及占空比等)固定不變，但是由于存在個(gè)體差異，即使是相同的刺激參數(shù)，調(diào)控效果也會(huì)因個(gè)體差異的不同而不同。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)及方法，結(jié)合經(jīng)顱超聲刺激的高空間分辨率、經(jīng)顱磁刺激的靈活性、腦電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)個(gè)體化神經(jīng)環(huán)路調(diào)控。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
3、一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，包括：個(gè)體化仿真導(dǎo)航模塊，經(jīng)顱超聲刺激模塊、經(jīng)顱磁刺激模塊、腦電采集處理反饋模塊；
4、所述個(gè)體化仿真導(dǎo)航模塊，用于對(duì)調(diào)控對(duì)象的腦區(qū)進(jìn)行超聲刺激和磁刺激的仿真導(dǎo)航，獲取刺激位點(diǎn)；
5、所述經(jīng)顱超聲刺激模塊，用于根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，采用初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激，對(duì)所述調(diào)控對(duì)象進(jìn)行經(jīng)顱超聲刺激；
6、所述經(jīng)顱磁刺激模塊，用于根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，采用初始化刺激參數(shù)輸出磁刺激，對(duì)所述調(diào)控對(duì)象進(jìn)行經(jīng)顱磁刺激；
7、所述腦電采集處理反饋模塊，用于同步采集聲、磁聯(lián)合刺激過程中的腦電信號(hào)并進(jìn)行分析，優(yōu)化所述刺激參數(shù)。
8、可選的，所述個(gè)體化仿真導(dǎo)航模塊包括：超聲仿真導(dǎo)航單元和磁仿真導(dǎo)航單元；
9、所述超聲仿真導(dǎo)航單元，用于獲取調(diào)控對(duì)象的核磁影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建多層顱腦仿真模型，根據(jù)所述多層顱腦仿真模型的各層的聲學(xué)特征確定超聲刺激位點(diǎn)；
10、所述磁仿真導(dǎo)航單元，用于根據(jù)所述多層顱腦仿真模型的各層的磁學(xué)特征確定磁刺激位點(diǎn)。
11、可選的，采用初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激包括：根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，在聲磁刺激庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)的刺激參數(shù)作為所述初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激。
12、可選的，所述經(jīng)顱超聲刺激模塊包括第一信號(hào)發(fā)生器，第一功率放大器，超聲換能器，準(zhǔn)直器；
13、所述第一信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生超聲波刺激的信號(hào)；
14、所述第一功率放大器，用于將所示第一信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行放大；
15、所述超聲換能器，用于將所述第一功率放大器放大的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲信號(hào)，其中所述超聲換能器的最近固定點(diǎn)位根據(jù)所述超聲刺激位點(diǎn)確定；
16、所述準(zhǔn)直器，用于調(diào)整超聲刺激的靶點(diǎn)并將超聲波傳遞到大腦中。
17、可選的，所述準(zhǔn)直器為3d打印的透明錐形管，內(nèi)部含有耦合劑。
18、可選的，所述經(jīng)顱磁刺激模塊包括：第二信號(hào)發(fā)生器，第二功率放大器，刺激線圈；
19、所述第二信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生并調(diào)節(jié)tms的刺激信號(hào)；
20、所述第二功率放大器，用于將所述第二信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行放大；
21、所述刺激線圈，用于根據(jù)所述第二功率放大器放大的電信號(hào)產(chǎn)生磁場(chǎng)脈沖，其中所述刺激線圈的最近固定點(diǎn)位根據(jù)所述磁刺激位點(diǎn)確定，所述刺激線圈為蝶形線圈。
22、可選的，所述腦電采集處理反饋模塊包括：腦電信號(hào)采集端，腦電信號(hào)處理端，刺激參數(shù)調(diào)整端；
23、所述腦電信號(hào)采集端，用于采集聲、磁聯(lián)合刺激過程中的腦電信號(hào)，同時(shí)發(fā)送到所述腦電信號(hào)處理端；
24、所述腦電信號(hào)處理端，用于通過時(shí)頻分析將所述腦電信號(hào)采集端的腦電信號(hào)進(jìn)行處理；
25、所述刺激參數(shù)調(diào)整端，用于將所述腦電信號(hào)處理端處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行多參數(shù)耦合，獲取特征參數(shù)并進(jìn)行刺激參數(shù)調(diào)整。
26、本發(fā)明還提供了一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控方法，包括：
27、s1.對(duì)調(diào)控對(duì)象的腦區(qū)進(jìn)行超聲刺激和磁刺激的仿真導(dǎo)航，獲取刺激位點(diǎn)；
28、s2.根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，采用初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激對(duì)所述調(diào)控對(duì)象進(jìn)行神經(jīng)環(huán)路調(diào)控；
29、s3.同步采集聲、磁聯(lián)合刺激過程中的腦電信號(hào)并進(jìn)行分析，對(duì)所述腦電信號(hào)進(jìn)行分析，優(yōu)化所述刺激參數(shù)，返回s2。
30、可選的，對(duì)調(diào)控對(duì)象的腦區(qū)進(jìn)行超聲刺激和磁刺激的仿真導(dǎo)航，獲取刺激位點(diǎn)包括：
31、獲取調(diào)控對(duì)象的核磁影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建多層顱腦仿真模型；
32、根據(jù)所述多層顱腦仿真模型的各層的聲學(xué)特征和磁學(xué)特征，獲取超聲刺激位點(diǎn)和磁刺激點(diǎn)位。
33、可選的，采用初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激包括：根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，在聲磁刺激庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)的刺激參數(shù)作為所述初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激。
34、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明公開一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)通過基于個(gè)體化腦核磁影像構(gòu)建多層顱腦仿真模型，同時(shí)進(jìn)行經(jīng)顱超聲和磁仿真導(dǎo)航，按照超聲刺激深部，磁刺激皮層的思路，確定個(gè)體化神經(jīng)環(huán)路刺激位點(diǎn)，同步進(jìn)行超聲和磁刺激，在刺激的同時(shí)同步采集腦電信號(hào)并分析，同步調(diào)整刺激參數(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化的精準(zhǔn)聲磁神經(jīng)環(huán)路調(diào)控。
1.一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：個(gè)體化仿真導(dǎo)航模塊，經(jīng)顱超聲刺激模塊、經(jīng)顱磁刺激模塊、腦電采集處理反饋模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述個(gè)體化仿真導(dǎo)航模塊包括：超聲仿真導(dǎo)航單元和磁仿真導(dǎo)航單元；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，采用初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激包括：根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，在聲磁刺激庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)的刺激參數(shù)作為所述初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)顱超聲刺激模塊包括第一信號(hào)接收端，第一信號(hào)發(fā)生器，第一功率放大器，超聲換能器，準(zhǔn)直器；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述準(zhǔn)直器為3d打印的透明錐形管，內(nèi)部含有耦合劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)顱磁刺激模塊包括：第二信號(hào)接收端，第二信號(hào)發(fā)生器，第二功率放大器，刺激線圈；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述腦電采集處理反饋模塊包括：腦電信號(hào)采集端，腦電信號(hào)處理端，刺激參數(shù)調(diào)整端；
8.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)權(quán)利要求的一種閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控方法，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控方法，其特征在于，對(duì)調(diào)控對(duì)象的腦區(qū)進(jìn)行超聲刺激和磁刺激的仿真導(dǎo)航，獲取刺激位點(diǎn)包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閉環(huán)經(jīng)顱聲磁刺激神經(jīng)環(huán)路調(diào)控方法，其特征在于，采用初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激包括：根據(jù)所述刺激位點(diǎn)，在聲磁刺激庫(kù)中選擇對(duì)應(yīng)的刺激參數(shù)作為所述初始化刺激參數(shù)輸出超聲波刺激與磁場(chǎng)刺激。