[发明专利]一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统及方法

说明书

本发明提供了一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统及方法，包括能够设置在脑区表层的刺激装置、能够对脑区及刺激装置进行扫描的扫描装置及能够对刺激装置进行定位操作的定位装置；扫描装置与定位装置连接。本发明所述的一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统及方法，可以将磁场定向刺激到大脑中的任意区域且减弱了对非目标脑区的刺激，解决了现有技术中，磁场作用的目标区域受限，很难灵活地刺激大脑中不同区域的问题。本发明不仅适用于经颅磁刺激领域也适用于其他领域中任意位置的定向磁刺激。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，尤其是涉及一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统与方法。

背景技术

经颅磁刺激技术是生物医学工程领域一项重要的技术，通过高场强的脉冲电磁场可以穿透颅骨，作用于较深位置的神经组织，且不需穿透皮肤安装装置，具有无创无痛等优点。其作用机理是，线圈中变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场作用于大脑又会引起感应电动势，从而诱发细胞的兴奋或抑制。

然而，阻碍该技术在临床中发展的原因之一是难以实现目标脑区的定向刺激，即除了靶区受到刺激，非靶区也可能受到刺激，而可能引起副作用。为了提高磁场的聚焦性，研究者们设计了各种结构的线圈。2006年，四川大学的黄卡玛等人发明了17个单元线圈组成的半球面排列线圈阵，可以将磁场聚焦在一个或多个区域。2012年，成都信息工程学院的牟翔永等人发明了一种由中心线圈和位于中心线圈所在平面同一侧的周边线圈组成的线圈阵列，使磁聚焦在深度和强度上都有很大的改善。但在这些磁场定向聚焦的方法中，均采用了固定的线圈排布方式，因此限制了磁场作用的目标区域，很难灵活地刺激大脑中不同区域，更难以应用于其他领域中任意位置的定向磁刺激。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统与方法，解决了现有技术中经颅磁刺激技术，限制了磁场作用的目标区域，很难灵活地刺激大脑中不同区域，更难以应用于其他领域中任意位置的定向磁刺激。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统，包括能够设置在脑区表层的刺激装置、能够对脑区及刺激装置进行扫描的扫描装置及能够对刺激装置进行定位操作的定位装置；

所述扫描装置与所述定位装置连接。

进一步的，所述扫描装置包括脑区扫描仪及能够对刺激装置进行扫描的视觉扫描传感器，所述脑区扫描仪及视觉扫描传感器均与所述定位装置连接。

进一步的，所述脑区扫描仪及视觉扫描传感器均与计算单元相连，所述定位装置包括计算单元及能够定位刺激装置的机械臂结构；

所述计算单元与所述机械臂结构连接。

进一步的，所述计算单元通过视觉监测传感器检测所述机械臂结构。

进一步的，所述视觉监测传感器能够将监测所述机械臂结构移动位置信息传输至PC端。

进一步的，所述刺激装置包括多个能够被所述机械臂结构抓取的线圈，多个线圈排列设置在所述脑区表层。

一种定向叠加目标脑区的经颅磁刺激系统的使用方法，包括以下步骤：

S1：扫描装置对脑区内部及设置在脑区表层的线圈进行扫描，提取脑区内的靶点及每一线圈中心的三维空间坐标信息；

S2：扫描装置将靶点与每一线圈中心的三维空间坐标信息传送至定位装置；

S3：计算单元首先根据靶点及每一线圈中心的三维空间坐标信息进行计算，求解线圈平面在三维空间中的空间角度，具体计算公式及步骤如下：

设靶点的空间坐标为(x0，y0，z0)，每一线圈的中心坐标为(xk，yk， zk)，k为线圈编号；