[发明专利]一种远程监控的家用高精度经颅电流刺激系统

说明书

本发明为一种远程监控的家用高精度经颅电流刺激系统，该系统包括主电路(1)、微控制单元(2)、显示屏(3)、通讯模块(7)、移动终端应用程序(8)、AD转换模块(6)、电极阵列(9)、译码电路(10)、隔离驱动电路(11)；所述主电路(1)包括相互连接的适配电源(12)、升降压斩波电路(13)、调频及波形发生电路(14)、IGBT选择阵列(15)；电极阵列的每一个电极需要两个IGBT控制，两个IGBT控制一个电极，分别实现对电极的阴极、阳极控制，控制同一电极的两个IGBT的控制信号必须互锁，通过对每一个电极阴极、阳极通断控制，实现对大脑特定部位的高精度刺激和多焦刺激。满足用户在家对经颅电流刺激系统的使用。

技术领域

本发明涉及生物医学领域和神经工程领域，在神经精神疾病治疗和康复以及脑功能探索方面有广泛的应用前景。

背景技术

神经精神疾病已被世界公认为具有重大发病率和死亡率的主要公众健康问题。根据世界卫生组织的报告显示，精神疾病在许多国家发病率接近甚至超过35％，特别是近年来，由于生活节奏、工作压力等原因，抑郁症成为仅次于艾滋病、心脏病等重大疾病之后，排名第五位的世界范围疾病。据中国疾控中心精神卫生中心数据(2017)显示：中国各类精神病患者人数已超过1亿，居世界首位。这类脑疾病所带来的经济、家庭、社会和医疗等方面的负担已经成为所有疾病负担中最大的一项。目前，治疗神经精神疾病的方法主要有3种：药物疗法、手术和心理干预。其中，药物疗法是目前比较常用的治疗方法，主要是利用药物阻断神经递质受体，但是药物治疗一般不能根治疾病，副作用大，还可能引起一系列并发症，长期服用会出现抗药性的现象；手术存在一定的风险，并且手术会给患者身体带来不可逆的损伤，而手术的疗效也具有不确定性，短时间内可能有效，但是长期效果不佳，并且肯定有后遗症；心理干预主要应用于治疗轻型精神疾病或作为药物治疗的辅助疗法，不宜用来治疗重症疾病。除了上述3种方法外，还有一种有创性疗法是深度脑刺激(Deep BrainStimulation,DBS)，这种技术主要是将刺激电极植入患者脑内，然后运用脉冲发生器刺激大脑深部的某些神经核，调节其电活动。DBS在治疗运动障碍性疾病(如帕金森病、肌张力障碍等)方面有着较好的疗效，但是它是有创的、侵入式刺激，需要手术和体内植入刺激器。因此，相应的技术难度、医疗费用和副作用都较大。

针对上述方法的缺点，人类发明了非侵入经颅电刺激技术，其突出优点在于其以非侵入的方式刺激中枢神经系统从而实现脑活动调节和脑功能改善，无需手术，也无需体内植入刺激装置。按照刺激强度区分，非侵入的经颅脑刺激技术分为阈上和阈下两类。经颅直流电刺激(tDCS)、经颅交流电刺激(tACS)以及经颅噪声刺激(tRNS)属于阈下的非侵入式电刺激，它们不能直接触发静息神经元产生动作电位。相对于阈上刺激，阈下刺激的低强度使其副作用更小，耐受性更强，安全性更高。

目前，市面上有一些tDCS、tACS和tRNS设备，但是大多设备都只能实现单一模式的电流刺激，而且往往缺少友好的交互界面。并且经颅电刺激研究的一个主要障碍是需要患者前往医院进行持续数周甚至数月的反复治疗，这对于大多数神经精神疾病患者以及他们的家人来说，造成了极大的负担。针对不同的精神疾病，病灶区不同，往往需要对不同的脑部位进行电流刺激，需要刺激设备具有高精度定位能力；或者是需要对多个部位同时施加电流刺激，需要刺激设备具有多点同时刺激等功能。

发明内容

针对现有非侵入式电刺激设备的缺陷，本发明提出了一种远程监控的家用高精度经颅电流刺激系统，其目的是实现对不同脑部位的高精度定位刺激和对多个部位同时刺激；实现tDCS、tACS和tRNS的可选择刺激；实现tDCS刺激时电流的闭环控制和电流幅值调节，tACS刺激时电流幅值、电流频率和电流波形的调节，以及tRNS刺激时噪声类型的调节；实现对开始刺激作用时间和开始时长的控制；实现移动终端对刺激参数的远程设定、实时监控以及刺激历史的记录；将家用经颅电流刺激设备与远程医疗支持相结合。