CN112774048A - 一种闭环超声神经调控***及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种闭环超声神经调控***及方法,所述调控***通过定位选择模块根据观察到的患者颅内情况和颅骨结构,选择相匹配的超声换能器,并计算超声换能器的固定位置和超声作用距离;通过固定模块对颅骨结构进行三维重建确定与其相匹配的固定装置,制定相匹配的治疗方案选择超声刺激目标点;通过超声模块用于在患者的超声刺激目标点进行超声刺激;通过反馈模块控制超声模块工作,并观察刺激后超声刺激目标点的血氧变化,确定目标点的选择是否准确,同时观察治疗效果,将治疗效果输出给评价模块进行评价。本申请使患者能在无创或微创的条件下接受精确的治疗并通过对病情的监控,快速得调整治疗方案,从而更好改善患病情。
Description
技术领域
本申请涉及神经调控技术领域,更具体的说,特别涉及一种闭环超声神经调控***及方法。
背景技术
神经调控技术和工具的改进是推动神经科学发展的重要动力。从1870年德国科学家报道了电刺激下犬的大脑皮层可引发其特定的躯体反应之后,电、磁、光等技术与神经科学相结合产生了深部脑电刺激、经颅磁刺激、光基因调控等神经刺激与调控技术。在近年来,随着神经功能性疾病的患病率升高,以及神经调控技术的发展,声学与神经科学的联系也日渐紧密,同时也诞生了超声调控技术,即出现了许多如深部脑刺激、迷走神经电刺激、经颅磁刺激、正中神经电刺激等技术,使广大的患者得到较好的疗效。目前,深部脑电刺激、经颅磁刺激等均有应用在慢性意识障碍的治疗中。
深部脑电刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)是在脑内特定部位或核团植入刺激电极,通过高频放电调节神经活动的方法。DBS已被用于治疗许多疾病,包括帕金森病、原发性震颤和癫痫。早在1969年,就有研究人员发表一份病例报告这也是DBS治疗意识障碍的最早临床描述之一,在该报告中,作者使用DBS刺激一名26岁患者的丘脑前核引起肢体运动。【Hassler R,Ore GD,Bricolo A,Dieckmann G,Dolce G:EEG and clinical arousalinduced by bilateral long-term stimulation of pallidal systems in traumaticvigil coma.Electroencephalogr Clin Neurophysiol 27:689–690,1969】。在美国一项对DBS治疗可行性的研究中显示,在DBS开启前后的刺激反应基线显著改善。【Giacino J,FinsJJ,Machado A,et al.Central thalamic deep brain stimulation to promoterecovery from chronic post-traumatic minimally conscious state:challenges andopportunities[J].Neuromodulation,2012,15(4):339-349】。但由于现实中参数设定只能凭借手术者的经验,改变参数也只能在下次复查的时候,这种“开环式”的治疗方法不能根据病情的变化得到及时的调整,因此,现在针对上述问题,对“闭环式”的研究及应用越来越多。
经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)是利用电磁感应原理,用储能的高压电容通过电子开关向刺激线圈放电,刺激线圈产生瞬变的磁场透过颅骨,在大脑表浅的皮层诱发感应电流,刺激颅内神经,引起神经细胞膜电位的变化、兴奋性的变化而调节神经功能。经颅磁刺激广泛应用于神经科学的基础和临床研究。近年来,经颅磁刺激在脑梗死、癫痫、帕金森病等神经***疾病方面的研究有了很大的进展,在近年来,Bai等报道对16位意识障碍患者进行TMS治疗,在TMS治疗后,其中9名患者的CRS-R评分(昏迷康复评分)有所提高,在微意识状态患者的脑电中观察波形复杂,成份增多,有积极的效应。【BaiY,Xia X,Kang J,et al.Evaluating the effect of repetitive transcranialmagnetic stimulation on disorders of consciousness by using TMS-EEG[J].FrontNeurosci,2016,10:473】。
正中神经电刺激(median nerveelectrical stimulation,MNS)是将电极置于双侧腕关节掌面近端10cm正中神经点处的一种刺激方法,主要用于各种昏迷促醒的治疗。正中神经电刺激具有非创伤性、无并发症、易操作和费用低廉等优点而应用广泛。1996年日本学者Yokoyama首次报道采用正中神经电刺激治疗昏迷患者,其不仅应用于持续植物状态患者的促觉醒,还可用于各种病因和持续的意识水平下降的促觉醒。
迷走神经刺激术(vagus nerve stimulatio VNS)是一种常用于治疗难治性癫痫的方法。VNS在临床应用上,主要应用于放电来源广泛、病灶不明确或病灶在主要功能区的癫痫患者,治疗效果得到肯定。
上述记载的DBS、TMS、MNS、VNS中,虽然各自都具有自己的优势,同时也有很多不足之处,如:
DBS目前被视为一种安全、有效的深部脑刺激方法,但仍存在以下问题:
1、设备成本高;
2、DBS的脉冲发生器需要用电池供电,电池寿命有限,更换电池要进行二次手术,而体外充电成本更高。
3、要求医生的手术技术高,难度大、手术时间长。
4、作用范围有限,大部份患者只能植入2个电极,最大电极数为仅为4个,无法作用于更多的靶点。
5、对病人创面大,从头到颈到胸都要埋置异物,会产生手术损伤;副作用多,刺激器和连接线作为异物埋置体内会有排斥反应、疼痛和其他不适。
TMS是一种无创的神经刺激方式,磁刺激强度随着距离的增加呈指数形式下降,一般认为TMS的有效刺激深度只有2~2.5厘米,难以到达深部核团,且TMS的刺激范围广泛,难以精确聚焦于局部病灶。
MNS是一种治疗意识障碍相关疾病的方法,但是他刺激的位置处于腕部的正中神经,属于间接刺激的方法,容易受到外界因素的影响。
VNS是一种治疗癫痫相关疾病的方法,同样也是属于间接的刺激方法,虽在一些病例上取得效果,但容易复发且VNS对手术的要求较高,治疗费用也相对较高。
因此,如何在提升治疗效果的同时,对现有的不足进行改进,成为寻找治疗神经功能性疾病的新技术的突破口。随着超声技术的发展,超声不再只是一种用于人体进行检查的工具,高强度聚焦超声作为一个直接损毁病灶的治疗方式,低强度聚焦超声在神经调控领域也充分发挥其作用。聚焦超声辐射声场的焦点呈长椭圆形,这种特性也使得它获得良好的空间精度,能比经颅磁刺激等有更好的空间分辨率。但是,若像以往治疗方式一样,治疗不能与监控同步进行,将不能达到最佳的治疗效果,若在治疗的同时引入一个反馈***,将得到更好的疗效。
发明内容
本申请的目的在于针对现有技术存在的技术问题,提供一种闭环超声神经调控***及方法,使患者能在无创或微创的条件下接受精确的治疗并通过对病情的监控,快速得调整治疗方案,从而更好改善患者病情。
为了解决以上提出的问题,本申请采用的技术方案为:
一种闭环超声神经调控***,包括定位选择模块、固定模块、超声模块、反馈模块;
所述定位选择模块有用于根据患者颅内情况和颅骨结构选择相匹配的超声换能器,并计算超声换能器在患者皮肤上的固定位置和超声作用距离;
所述固定模块用于根据所述患者颅骨结构进行三维重建,根据所重建的三维结构确定与其相匹配的固定装置,确定患者皮肤上的超声刺激目标点;并结合所述超声换能器的固定位置和超声作用距离,通过固定装置将超声换能器固定于超声刺激目标点;
所述超声模块通过所述超声换能器在所述超声刺激目标点进行超声刺激,并将刺激结果输出至反馈模块;
所述反馈模块用于根据超声刺激后所述超声刺激目标点的血氧变化判断所述超声刺激目标点的位置是否准确,如果位置错误,则将判断结果反馈给超声换能器进行超声刺激目标点的重新定位。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述超声模块包括信号发生器、功率放大器及超声换能器;
所述信号发生器用于产生超声神经调控脉冲波形,并将所述脉冲波形输出给功率放大器;
所述功率放大器用于提高所述信号发生器所输出脉冲波形的能量,并将所述能量输出给超声换能器;
所述超声换能器根据接收到的能量,通过超声聚焦于超声刺激目标点。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述超声模块还包括示波器,用于观察所述信号发生器输出的脉冲波形。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述超声模块还包括阻抗匹配电路,用于将所述功率放大器输出的能量无衰减输出给超声换能器。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述信号发生器采用独立双通道信号发生器,其基波频率为0.1MHz-5MHz,能够独立产生正弦信号和方波信号,并带有TTL门触发输出功能。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述超声换能器采用单个压电阵元,所述压电阵元采用的材料包括功率型压电陶瓷、复合压电材料、晶体材料。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述定位选择模块采用神经导航技术,包括:立体定向仪神经导航包括立体定向仪引导神经外科或有框架立体定向神经外科;磁共振影像神经导航包括磁共振影像引导神经外科手术或无框架立体定向神经外科;超声波声像神经导航包括超声波引导神经外科手术或回声立体定向神经外科。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述超声换能器与固定装置之间通过去离子水填充;所述固定装置采用与人体组织相容性高且轻的材料,包括Peek材料、光敏树脂和有机玻璃。
本申请实施例采取的技术方案还包括:所述反馈模块采用影像学及电生理监测对患者进行观察,其中所述影像学包括磁共振、CT、BOLD-MRI、f-MRI和MRS;所述电生理监测包括脑电、心电和肌电。
本申请采取的另一技术方案为:一种闭环超声神经调控***的调控方法,包括以下步骤:
步骤S1:获取患者的颅内情况和颅骨结构;
步骤S2:根据所述颅内情况和颅骨结构选择与其作用深部和范围相匹配的超声换能器,并计算超声换能器在患者皮肤上的固定位置和超声作用距离;
步骤S3:根据所述颅骨结构进行三维重建,根据所重建的三维结构确定与其相匹配的固定装置,确定患者皮肤上的超声刺激目标点,并结合所述超声换能器的固定位置和超声作用距离,通过固定装置将超声换能器固定于患者皮肤的超声刺激目标点上;
步骤S4:通过所述超声换能器在所述超声刺激目标点进行超声刺激,并将刺激结果输出至反馈模块;
步骤S5:通过所述反馈模块根据超声刺激后所述超声刺激目标点的血氧变化判断所述超声刺激目标点的位置是否准确,如果位置错误,则将判断结果反馈给超声换能器进行超声刺激目标点的重新定位。
与现有技术相比,本申请的有益效果在于:
本申请通过定位选择模块、固定模块、超声模块、反馈模块及评价模块,能够使患者在无创或微创的条件下接受精确的治疗,即通过定位选择确定超声换能器和精确的超声刺激目标点实现超声刺激,并通过对病情的监控,快速得调整治疗方案,从而更好改善患者病情。
此外,本申请超声模块中压电阵元采用压电陶瓷等大功率压电材料,并通过神经导航技术、BOLD-fMRI等定位技术进行脑深部定位,通过三维重建技术制定个体化固定装置,并能与被治疗者的头部有良好的接好,从而保证超声刺激的方向及焦点准确。
与现有技术DBS来对比,本申请具有无创性及易用性,通过与BOLD-fMRI等技术结合,可以更清晰地观察到作用位置的作用情况;与TMS调控对比,本申请可以作用于更深的深部脑区;与MNS对比,本申请可以更加精确、直接地作用于目标区域内。
与非闭环式超声神经调控技术相比,本申请可以及时跟踪患者病情的变化,及时改变治疗方案,使患者获得最优化的治疗效果。
附图说明
图1为本申请闭环超声神经调控***的原理图。
图2为本申请超声模块的原理图。
图3为本申请超声神经调控脉冲波形的示意图。
图4为本申请固定装置的结构示意图。
图5为本申请实际应用安装和超声刺激位目标点选择示意图。
图6为本申请闭环超声神经调控方法的流程图。
附图标记说明:1-导线;2-超声换能器;3-固定装置;4-去离子水;5-颅骨;6-超声路径;7-丘脑;8-超声焦点范围。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
请参阅图1,是本申请实施例的闭环超声神经调控***的结构示意图。本申请实施例的闭环超声神经调控***包括定位选择模块、固定模块、超声模块、反馈模块及评价模块。
定位选择模块根据观察到的患者颅内情况和颅骨结构,选择相匹配的超声换能器即与其作用深部和范围相匹配的超声换能器,并计算超声换能器的固定位置和超声作用距离。具体的,通过对患者进行定位头部磁共振扫描,观察到其颅内情况和颅骨结构,包括丘脑及周围血管是否完整,并通过神经导航等技术确定丘脑位置与头顶部的距离,计算丘脑体积,并根据计算结果选择相匹配的超声换能器。
固定模块根据患者颅骨结构进行三维重建,根据所重建的三维结构确定与其相匹配的固定装置,制定相匹配的治疗方案并选择超声刺激目标点,并结合超声换能器的固定位置和超声作用距离,在超声治疗前通过固定装置将超声换能器固定于患者的皮肤上。
超声模块通过所选择的超声换能器,用于对患者的超声刺激目标点进行超声刺激,并将刺激结果输出给反馈模块。
反馈模块在超声刺激前对患者疾病的发作进行预测,控制超声模块工作;根据观察刺激后超声刺激目标点的血氧变化,确定目标点的选择是否准确;同时观察治疗效果,进一步了解病情进展,及时将结果反馈给超声换能器,方便其随时调节超声参数;也将治疗效果输出给评价模块。
评价模块根据接收到的治疗效果进行评价,包括生命体征、患者意识恢复情况及患者运动功能恢复情况等指标。
请参阅图2,为本申请超声模块的原理图。超声模块用于发射高能量脉冲信号,作用在超声刺激目标点对其进行超声刺激。超声模块具体包括信号发生器、功率放大器、示波器、阻抗匹配电路及超声换能器。
信号发生器用于产生超声神经调控脉冲波形(如图3所示),并将脉冲波形分别输出给示波器和功率放大器。信号发生器采用独立双通道信号发生器,基波频率至少为0.1MHz-5MHz,可独立产生正弦信号和方波信号,并带有TTL门触发输出功能。其中通道1用于控制脉冲重复频率(pulse repetition frequency PRF)和脉冲周期SD。通道2用于控制基波频率f,基波个数TBD和输入电压AI。通道2的触发方式选择外部触发,其外部触发来源是通道1的TTL信号。通道2的信号通过三通BNC接线分别连接至示波器和功率放大器。
示波器用于观察信号发生器输出的脉冲波形。
功率放大器用于提高信号发生器所输出脉冲波形的能量,并将能量输出给阻抗匹配电路。进一步地,功率放大器的频带为0.1MHz-5MHz,功率范围为50W-150W。
阻抗匹配电路用于将功率放大器输出的能量无衰减输出给超声换能器。具体的,阻抗匹配电路根据所制备的压电阵元实际测量的阻抗值进行相应设计,保证功率放大器和压电阵元能实现50欧姆阻抗匹配,从而实现功率放大器的能量能够无衰减的进入超声换能器,其能够保证有足够的能量成功激励超声换能器工作。
超声换能器根据接收到的能量,通过超声聚焦于动物脑区靶点即超声刺激目标点。具体的,超声换能器采用单个压电阵元即优先使用低频(<0.5MHz)单阵元的超声换能器,能达到调控神经深度的弧形结构,用于使压电阵元发生的超声聚焦于动物脑区靶点,即超声换能器的弧面特征根据作用距离的不同,使其弯曲所致声场焦点的聚焦横向长度和纵向长度能够覆盖脑部靶区。进一步地,压电阵元采用的材料包括功率型压电陶瓷、复合压电材料、晶体材料。压电阵元通过引线与电缆线连接,从而接收由信号发生器产生的电信号。电缆线均选择50欧姆。
上述超声模块在使用时,超声换能器可根据患者的一般情况,如患者病情严重性、刺激部位和刺激效果,采用不同超声参数包括脉冲重复频率、脉冲持续时间、基波频率、基波个数和脉冲个数等,来实现超声神经调控,其适用范围广,操作方便。此外,在使用时可根据脑刺激区域(主要为丘脑)的大小,选择不同面积、不同材料的压电材料,从而进一步增强本申请的实用性。
上述中,定位选择模块采用神经导航技术确定丘脑位置与头顶部的距离,具体包括:立体定向仪神经导航(stereotaxy neuronavigation,SNN)即包括立体定向仪引导神经外科(stereotaxy-guided operative neurosurgery)或有框架立体定向神经外科(framestereotactic neurosurgery);磁共振影像神经导航(MR imaging neuronavigation,INN)即包括磁共振影像引导神经外科手术(MR image-guided operative neurosurgery)或无框架立体定向神经外科(frameless stereotactic neurosurgery);超声波声像神经导航(ultrasonic echo neuronavigation,ENN)即包括超声波引导神经外科手术(ultrasound-guided operative neurosurgery)或回声立体定向神经外科(echo stereotacticneurosurgery)。
上述中,固定模块中通过MRI确定丘脑前核在颅骨上的体表位置,通过三维重建技术计算颅骨表面形状,确定固定装置形状(如图4所示),其弧面参数从术前对患者进行磁共振扫描三维重建计算所得,并使用三维绘图软件设计完成后,通过3D打印机打印或模具切割而成。固定装置采用的材料包括Peek材料、光敏树脂、有机玻璃等与人体组织相容性高且轻的材料。
进一步地,为了使固定装置与皮肤紧密连接,采用人体粘合剂与皮肤粘合使用,为防止水分漏出,在超声换能器与固定装置之间通过去离子水填充,在使用结束后使用有机溶剂将固定装置和超声换能器取下。有机溶剂使用松节油。
上述中,反馈模块采用影像学及电生理监测进行观察,其中影像学包括:磁共振、CT、BOLD-MRI(血氧水平依赖磁共振成像)、f-MRI(功能磁共振成像)、MRS(磁共振波谱)等;电生理监测包括:脑电、心电、肌电等。反馈模块也可以采用其它医学检测方法来达到本申请的目的。
本申请还提供一种基于闭环超声神经调控***的调控方法,下面结合应用于意识障碍患者的实施例和附图对其做进一步详细说明。
请参阅图5,为本申请实际应用安装和超声刺激位目标点选择示意图。根据超声刺激目标点的位置不一样,可以选择正中方向刺激,如图5(a)所示,或非正中方向刺激,如图5(b)所示。超声换能器2通过导线1与功率放大器相连,并与固定装置3相连接,超声换能器2与固定装置3之间填充去离子水4。采用可用于人体的防水胶水将固定装置3与皮肤直接相连作为超声刺激目标点,超声换能器2产生超声能量穿过颅骨5后,形成超声路径6汇聚成超声焦点8,并将丘脑7覆盖于超声焦点8内。
假定患者为意识障碍患者,如图6所示,针对患者采用闭环超声神经调控方法的具体步骤如下:
步骤S1:对患者进行定位头部磁共振扫描,观察其颅内情况和颅骨结构,包括丘脑及周围血管是否完整。
步骤S2:定位选择模块根据颅内情况,确定丘脑位置与头顶部的距离,计算丘脑体积,选择与其作用深部和范围相匹配的超声换能器,并计算超声换能器的固定位置和超声作用距离。
本步骤S2中,定位选择模块采用神经导航技术确定丘脑位置与头顶部的距离,包括:立体定向仪神经导航(stereotaxy neuronavigation,SNN)即包括立体定向仪引导神经外科(stereotaxy-guided operative neurosurgery)或有框架立体定向神经外科(framestereotactic neurosurgery);磁共振影像神经导航(MR imaging neuronavigation,INN)即包括磁共振影像引导神经外科手术(MR image-guided operative neurosurgery)或无框架立体定向神经外科(frameless stereotactic neurosurgery);超声波声像神经导航(ultrasonic echo neuronavigation,ENN)即包括超声波引导神经外科手术(ultrasound-guided operative neurosurgery)或回声立体定向神经外科(echo stereotacticneurosurgery)。
步骤S3:固定模块对颅骨结构进行三维重建,根据所重建的三维结构确定与其匹配的固定装置,个性化制定相匹配的治疗方案并选择超声刺激目标点。
本步骤S3中,固定模块中通过MRI确定丘脑前核在颅骨上的体表位置,通过三维重建技术计算颅骨表面形状,确定固定装置形状,其弧面参数从术前对患者进行磁共振扫描三维重建计算所得,并使用三维绘图软件设计完成后,通过3D打印机打印或模具切割而成。固定装置的材料包括光敏树脂、有机玻璃等人体组织相容性高的材料。
步骤S4:根据所确定的超声换能器的固定位置和和超声作用距离,固定装置上安装超声换能器后,在超声治疗前将固定装置固定于患者的皮肤上。
本步骤S4中,为了使固定装置与皮肤紧密连接,采用人体粘合剂与皮肤粘合使用,为防止水分漏出,在超声换能器与固定装置之间通过去离子水填充,在使用结束后使用有机溶剂将固定装置和超声换能器取下。有机溶剂使用松节油。
步骤S5:选定超声换能器的超声参数,设置信号发生器,并将信号发生器连接功率放大器和示波器;功率放大器连接阻抗耦合电路后,与超声换能器相连。
本步骤S5中,信号发生器优选双通道信号发生器;功率放大器优选100W功率放大器,其输出端与己选定的超声换能器相连;超声换能器优选低频超声换能器。
步骤S6:在超声刺激前,通过反馈模块对疾病的发作进行预测,控制超声模块工作,在所确定的超声刺激目标点上进行超声刺激。
步骤S7:反馈模块通过观察超声刺激目标点的局部血氧变化,判断目标点的位置选择是否准确,若局部血氧变化正常,则表示目标点选择正确,执行步骤S8;若局部血氧变化异常,则表示目标点选择不正确,返回步骤S3,重新确定治疗方案并选择超声刺激目标点。
步骤S8:反馈模块通过观察治疗效果,进一步了解病情进展,及时将结果反馈给超声换能器,从而能够随时调节超声参数。具体的,反馈模块在治疗过程中使用意识障碍治疗常用的Glasgow评分表、MRI及脑电图等技术进行治疗效果观察。
上述步骤S6和S7中,反馈模块采用影像学及电生理监测进行观察,其中影像学包括:磁共振、CT、BOLD-MRI、f-MRI、MRS等;电生理监测:脑电、心电、肌电等。
步骤S9:在充分治疗后,通过评价模块进行治疗效果评价,治疗效果评价包括生命体征、患者意识恢复情况及患者运动功能恢复情况等指标。
上述调控方法中,不仅有单个单阵元换能器作用,同时也包括弧面阵或平面阵等多阵元超声换能器,其频率范围(0.3MHz~1.2MHz)。其中单阵元换能器即为只有一个超声换能器工作,向一个方向发射超声波,并到达所需要到达的位置;而多阵元超声换能器即为将多个单阵元的换能器组合在一起,从而能达到立体照射的效果,使能量更加集中在目标区域。
本申请使用范围的不仅仅为意识障碍相关疾病,包括所有神经功能性疾病,如癫痫、帕金森、阿尔海默氏症等。
上述实施例为本申请较佳的实施方式,但本申请的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种闭环超声神经调控***,其特征在于:包括定位选择模块、固定模块、超声模块、反馈模块;
所述定位选择模块有用于根据患者颅内情况和颅骨结构选择相匹配的超声换能器,并计算超声换能器在患者皮肤上的固定位置和超声作用距离;
所述固定模块用于根据所述患者颅骨结构进行三维重建,根据所重建的三维结构确定与其相匹配的固定装置,确定患者皮肤上的超声刺激目标点;并结合所述超声换能器的固定位置和超声作用距离,通过固定装置将超声换能器固定于超声刺激目标点;
所述超声模块通过所述超声换能器在所述超声刺激目标点进行超声刺激,并将刺激结果输出至反馈模块;
所述反馈模块用于根据超声刺激后所述超声刺激目标点的血氧变化判断所述超声刺激目标点的位置是否准确,如果位置错误,则将判断结果反馈给超声换能器进行超声刺激目标点的重新定位。
2.根据权利要求1所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述超声模块包括信号发生器、功率放大器及超声换能器;
所述信号发生器用于产生超声神经调控脉冲波形,并将所述脉冲波形输出给功率放大器;
所述功率放大器用于提高所述信号发生器所输出脉冲波形的能量,并将所述能量输出给超声换能器;
所述超声换能器根据接收到的能量,通过超声聚焦于超声刺激目标点。
3.根据权利要求2所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述超声模块还包括示波器,用于观察所述信号发生器输出的脉冲波形。
4.根据权利要求3所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述超声模块还包括阻抗匹配电路,用于将所述功率放大器输出的能量无衰减输出给超声换能器。
5.根据权利要求2所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述信号发生器采用独立双通道信号发生器,其基波频率为0.1MHz-5MHz,能够独立产生正弦信号和方波信号,并带有TTL门触发输出功能。
6.根据权利要求2所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述超声换能器采用单个压电阵元,所述压电阵元采用的材料包括功率型压电陶瓷、复合压电材料、晶体材料。
7.根据权利要求2或6所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述定位选择模块采用神经导航技术,包括:立体定向仪神经导航包括立体定向仪引导神经外科或有框架立体定向神经外科;磁共振影像神经导航包括磁共振影像引导神经外科手术或无框架立体定向神经外科;超声波声像神经导航包括超声波引导神经外科手术或回声立体定向神经外科。
8.根据权利要求7所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述超声换能器与固定装置之间通过去离子水填充;所述固定装置采用与人体组织相容性高且轻的材料,包括Peek材料、光敏树脂和有机玻璃。
9.根据权利要求2或8所述的闭环超声神经调控***,其特征在于:所述反馈模块采用影像学及电生理监测对患者进行观察,其中所述影像学包括磁共振、CT、BOLD-MRI、f-MRI和MRS;所述电生理监测包括脑电、心电和肌电。
10.一种基于权利要求1-9所述闭环超声神经调控***的调控方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:获取患者的颅内情况和颅骨结构;
步骤S2:根据所述颅内情况和颅骨结构选择与其作用深部和范围相匹配的超声换能器,并计算超声换能器在患者皮肤上的固定位置和超声作用距离;
步骤S3:根据所述颅骨结构进行三维重建,根据所重建的三维结构确定与其相匹配的固定装置,确定患者皮肤上的超声刺激目标点,并结合所述超声换能器的固定位置和超声作用距离,通过固定装置将超声换能器固定于患者皮肤的超声刺激目标点上;
步骤S4:通过所述超声换能器在所述超声刺激目标点进行超声刺激,并将刺激结果输出至反馈模块;
步骤S5:通过所述反馈模块根据超声刺激后所述超声刺激目标点的血氧变化判断所述超声刺激目标点的位置是否准确,如果位置错误,则将判断结果反馈给超声换能器进行超声刺激目标点的重新定位。
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