專利名稱：一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置。尤其涉及到一種無創(chuàng)性經(jīng)顱磁刺激與微型近近紅外腦功能檢測(cè)技術(shù)同時(shí)實(shí)施的方法與一體化裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)盧頁磁刺激儀(TranscranialMagnetic Stimulation,TMS)是 1985年以后出現(xiàn)的無創(chuàng)性大腦皮質(zhì)刺激和調(diào)制的新技術(shù)，在腦科學(xué)研究與臨床診斷、治療方面得到廣泛應(yīng)用。TMS用脈沖瞬變的磁場(chǎng)無阻無痛穿過顱骨，在顱內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流刺激大腦皮質(zhì)神經(jīng)而產(chǎn)生一系列生理作用和生化反應(yīng)。TMS在神經(jīng)科學(xué)中影響到分子、突觸、細(xì)胞、網(wǎng)絡(luò)、功能區(qū)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及決策行為的各個(gè)層次；近年來，在康復(fù)醫(yī)學(xué)、精神醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域日益受到人們的重視，在臨床和科研方面已被逐漸推廣。TMS調(diào)制神經(jīng)功能的原理是用不同刺激模式和刺激參數(shù)作用于局部神經(jīng)和網(wǎng)絡(luò)，雙向調(diào)控神經(jīng)的突觸連接強(qiáng)度，即調(diào)制神經(jīng)功能的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)或長(zhǎng)時(shí)程抑制，雙向調(diào)節(jié)神經(jīng)興奮性，調(diào)節(jié)局部腦血流量和新陳代謝，并以此來調(diào)控神經(jīng)功能、治療神經(jīng)功能障礙性疾病。TMS的雙向調(diào)節(jié)作用有刺激頻率依賴性，用高頻重復(fù)刺激可以提高刺激部位的神經(jīng)興奮性，提高耗氧量和新陳代謝。低頻的重復(fù)刺激作用相反，可以抑制神經(jīng)興奮性、減少血流量。但是影響TMS刺激效果的因素很多，如刺激線圈的大小與形狀、刺激距離與角度、刺激強(qiáng)度與模式都會(huì)影響TMS的刺激效果；TMS的刺激作用還受神經(jīng)活動(dòng)狀態(tài)、神經(jīng)活動(dòng)歷史、神經(jīng)自穩(wěn)定性、個(gè)體差異、病理改變和藥物作用的影響。因此TMS需要綜合考慮這些因素，選擇個(gè)體化的刺激參數(shù)、及時(shí)觀察刺激效果、及時(shí)調(diào)整刺激參數(shù)。TMS常用于刺激大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)，可以使運(yùn)動(dòng)神經(jīng)控制的靶肌收縮抖動(dòng)，常用靶肌上的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP)的幅度來檢測(cè)刺激效果，來決定刺激參數(shù)、按照預(yù)定目標(biāo)，人為的干預(yù)神經(jīng)功能來調(diào)制運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的興奮性。現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)刺激大腦其余部位，(如額葉背外側(cè)、顳葉、頂葉)可以治療一些神經(jīng)精神功能障礙性疾病，如抑郁癥、精神分裂癥等等。但是刺激這些部位沒有靶器官可以檢測(cè)到刺激效果，常規(guī)的高頻刺激的效果受到多因素的影響，這些不確定因素需要正確的選擇刺激模式和參數(shù)，如果不能實(shí)時(shí)檢測(cè)到刺激效果，不能確定刺激部位的耗氧量的變化就難以確定TMS對(duì)刺激部位的影響，難以確定TMS的治療效果，妨礙了 TMS的應(yīng)用、發(fā)展與推廣。因?yàn)榇竽X的興奮與活動(dòng)使代謝增加，耗氧量增加；目前只有用功能性磁共振(fMRI)和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)(PET)來檢測(cè)TMS刺激大腦非運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)腦血流與生化代謝的改變來判斷TMS刺激后的治療效果，但這兩種設(shè)備都十分昂貴，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、頭部不能移動(dòng)、封閉的環(huán)境容易產(chǎn)生幽閉恐怖，這些不利因素也影響了刺激結(jié)果，限制了神經(jīng)科學(xué)的研究范圍，難以在臨床應(yīng)用與普及。腦的神經(jīng)活動(dòng)需要耗氧，氧由血液中的血紅蛋白提供。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的新型無創(chuàng)性近近紅外腦功能光學(xué)成像(Functional near infrared spectroscopy fNIRS)技術(shù)能夠提供顱內(nèi)氧合血紅蛋與去氧血紅蛋白濃度變化的信息，神經(jīng)活動(dòng)與氧合血紅蛋白的增力口、血流量的增加相關(guān)。fNIRS反映大腦功能活動(dòng)引起的局部耗氧量與血流量的變化，其準(zhǔn)確性和可信性已被fMRI和PET證實(shí)。近紅外線能夠透入顱骨，部分近紅外能夠通過腦組織的散射返回，在3-5厘米處穿出顱骨(透入越深，返回顱骨的距離越遠(yuǎn))。氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白對(duì)近紅外吸收光譜頻率的不同、大腦功能活動(dòng)處含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白比率發(fā)生變化，使射入顱骨到達(dá)大腦皮質(zhì)的不同波長(zhǎng)的近紅外線的散射光強(qiáng)度發(fā)生變化，用高靈敏的探頭-光電傳感器可實(shí)時(shí)以檢測(cè)到這種變化，象fMRI —樣，通過檢測(cè)大腦局部血氧與血流的變化來間接了解大腦的功能活動(dòng)。fNIRS的工作原理簡(jiǎn)單可靠，由激光二極管(LD)或發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出波長(zhǎng)為830nm和690nm的近紅外光，分別可以檢測(cè)氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白，可用具有相同頻率特性的光電接收二極管或光電池作為探頭，檢測(cè)不同頻率近紅外線的散射，然后對(duì)信號(hào)放大、濾波、可實(shí)時(shí)顯示每個(gè)位于大腦表面不同部位檢測(cè)通道上光強(qiáng)的變化，從而反映不同大腦部位氧合血紅蛋白和血流量的變化，經(jīng)過軟件處理，把信號(hào)幅度轉(zhuǎn)換成不同的顏色，顯示在頭部影像模型上，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示大腦局部血流和功能的變化。fNIRS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是安全、簡(jiǎn)便、成本低，能實(shí)時(shí)檢測(cè)大腦局部的功能活動(dòng)而不用固定頭部、能夠多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)?？朔?fMRI和PET的不足，并適合與TMS互不干擾地同時(shí)進(jìn)行大腦功能檢測(cè)。但目前TMS與fNIRS這兩種新技術(shù)只有獨(dú)立的設(shè)備。近紅外腦功能成像設(shè)備的發(fā)射與接收都通過光導(dǎo)纖維，雖然光導(dǎo)纖維不受電磁干擾，但TMS的刺激線圈在密布了光導(dǎo)纖維的頭部很難移動(dòng)操作，過多的光導(dǎo)纖維固定在頭架上費(fèi)時(shí)費(fèi)事，TMS的刺激線圈在光導(dǎo)纖維中間無法接近顱骨進(jìn)行有效的定位和準(zhǔn)確的刺激皮質(zhì)靶區(qū)部位，使得目前的TMS與fNIRS很難同時(shí)工作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，適合于在實(shí)施大腦功能刺激時(shí)，同時(shí)檢測(cè)刺激部位去氧血紅蛋白與血流量發(fā)生變化進(jìn)而反映刺激部位神經(jīng)活動(dòng)、神經(jīng)興奮性發(fā)生變化的一體化裝置。磁刺激中需要了解刺激部位對(duì)神經(jīng)雙向調(diào)節(jié)的結(jié)果-神經(jīng)興奮性是增加或抑制，相對(duì)應(yīng)的是氧合血紅蛋白增加或減少，還需要了解刺激作用的范圍與深度。本實(shí)用新型可以方便的實(shí)現(xiàn)邊刺激邊檢查，監(jiān)測(cè)經(jīng)顱磁刺激對(duì)大腦功能調(diào)制的方向、程度、影響范圍與深度，以便選擇更好的刺激模式、刺激參數(shù)來達(dá)到理想的刺激效果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案:本實(shí)用新型的一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置包括經(jīng)顱磁刺激儀和近紅外腦功能光學(xué)成像儀，所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的微處理器通過延時(shí)觸發(fā)器與經(jīng)顱磁刺激儀的外觸發(fā)器連接，近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈周圍。所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀為微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀，包括微處理器，與微處理器連接的放大器、濾波器、模擬選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、雙向恒流驅(qū)動(dòng)器、延時(shí)觸發(fā)器、液晶觸摸屏，雙向恒流驅(qū)動(dòng)器與發(fā)射探頭連接，接收探頭與放大器連接；近紅外腦功能光學(xué)成像儀及其液晶觸摸屏安裝在經(jīng)顱磁刺激儀的手柄上。所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭通過具有可塑性與彈性的硅膠套嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈上，硅膠套包括底面、與底面垂直的外套和內(nèi)套，外套套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈的外側(cè)，內(nèi)套嵌在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈的內(nèi)側(cè)，夕卜套和內(nèi)套上有探頭安裝洞孔；外套和內(nèi)套的高度和內(nèi)外壁的形狀、尺寸與經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈匹配。所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的外觸發(fā)器對(duì)經(jīng)顱磁刺激儀的觸發(fā)信號(hào)是:在近紅外腦功能光學(xué)成像儀停止工作的Ims中鎖定探頭的輸入輸出，延時(shí)0.5ms觸發(fā)經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈產(chǎn)生0.3ms脈沖磁場(chǎng)，脈沖磁場(chǎng)輸出停止后，經(jīng)過0.2ms后近紅外腦功能光學(xué)成像儀解除鎖定。所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀中的雙向恒流驅(qū)動(dòng)電路包括雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路和與之連接的恒流電路，雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路的輸出端直接驅(qū)動(dòng)雙向反并聯(lián)的兩個(gè)發(fā)光二極管LED或激光二極管LD組成的發(fā)射探頭，一個(gè)發(fā)光管的波長(zhǎng)是830nm，另一個(gè)發(fā)光管的波長(zhǎng)為690nm，由微處理器分時(shí)輪流控制不同波長(zhǎng)的兩個(gè)發(fā)光管的近紅外光發(fā)射；恒流電路的輸入端與微處理器的給定輸出端連接，由微處理器調(diào)節(jié)恒定電流的大小。所述的發(fā)射探頭和接收探頭為細(xì)長(zhǎng)圓柱形，能夠方便插入硅膠套上的安裝孔洞，被彈性硅膠孔洞夾持，可調(diào)節(jié)在安裝孔洞中的深度，達(dá)到與頭皮的緊密接觸。所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭與接收探頭的安裝部位根據(jù)檢測(cè)部位的需要選擇安裝位置，保持兩者之間的距離為:T5cm。優(yōu)選地，所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭分別放置在硅膠套的外套和內(nèi)套的探頭安裝洞孔中，發(fā)射探頭與接收探頭間的距離為3-5cm。更優(yōu)選接收探頭放置在硅膠套的內(nèi)套，在刺激線圈中心部位。所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭設(shè)f 10個(gè)，接收探頭f 10個(gè)；探頭直徑都為2.5mm。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型的微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀內(nèi)由微處理器設(shè)定兩種波長(zhǎng)的近紅外發(fā)射與接收的工作頻率，采用連續(xù)波分時(shí)復(fù)用模式依次輪流點(diǎn)亮分布在刺激線圈內(nèi)側(cè)的若干個(gè)發(fā)射探頭，以690nm、830nm波長(zhǎng)的近紅外光照射待測(cè)的磁刺激部位，然后由刺激線圈外側(cè)的若干個(gè)探測(cè)器接收經(jīng)過組織衰減后的光信號(hào)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大、濾波處理并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，利用軟件控制電路分時(shí)輪流工作的同時(shí)，對(duì)采集的多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，并在小型液晶屏上顯示出氧合血紅蛋白和血流量的變化，來反映各個(gè)通道部位所對(duì)應(yīng)腦區(qū)功能活動(dòng)的強(qiáng)弱、活動(dòng)的范圍與深度發(fā)生的變化。本實(shí)用新型在臨床操作時(shí)簡(jiǎn)單省時(shí)，先利用支架把刺激線圈Ia與受刺激者的頭顱相對(duì)固定，然后把近紅外的發(fā)射探頭與接收探頭通過磁刺激線圈硅膠套上的孔洞與頭皮緊密接觸就讓兩種設(shè)備互不影響，同時(shí)工作。本實(shí)用新型的費(fèi)用低，只需定制低成本的TMS刺激線圈的硅膠套，既可以用于現(xiàn)有的TMS設(shè)備，又可用于新型TMS設(shè)備的重新設(shè)計(jì)與制作。低成本的硅膠套既便于清洗消毒，又可以作為病人單獨(dú)使用的耗材。本實(shí)用新型實(shí)施簡(jiǎn)單易行，操作方便，便于在刺激中根據(jù)實(shí)時(shí)fNIRS檢測(cè)結(jié)果調(diào)整刺激參數(shù)與刺激模式，以達(dá)到干預(yù)神經(jīng)功能的預(yù)期目的。本實(shí)用新型提高了 TMS的刺激療效，擴(kuò)大了 fNIRS的應(yīng)用范圍，為神經(jīng)科學(xué)的科研、檢測(cè)、治療提供了一種新的方法與實(shí)用工具。[0024]綜上所述，本實(shí)用新型把兩種神經(jīng)科學(xué)中的新技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)時(shí)用fNIRS檢測(cè)TMS刺激大腦任何部位的刺激效果。解決了 TMS刺激非運(yùn)動(dòng)區(qū)沒有靶器官檢測(cè)的難題。免除了 fMR1、PET檢測(cè)TMS刺激效果的高額醫(yī)療費(fèi)用。

圖1是本實(shí)用新型的電路原理邏輯框圖。圖2是微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀的雙向恒流驅(qū)動(dòng)原理框圖。圖3是近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈內(nèi)外的示意圖。圖4是圖3的A-A剖視圖。圖5是硅膠套的示意圖。圖6是本實(shí)用新型對(duì)人的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)時(shí)使用的示意圖。圖7是經(jīng)顱磁刺激儀與近紅外腦功能光學(xué)成像儀分時(shí)工作波形圖。圖8是發(fā)射探頭與接收探頭之間的距離與探測(cè)深度的關(guān)系圖。圖9是本實(shí)用新型用于8字形線圈的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型的實(shí)施例。圖1是本實(shí)用新型的電路原理邏輯框圖:本實(shí)用新型提供一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，包括經(jīng)顱磁刺激儀I和近紅外腦功能光學(xué)成像儀2，所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀2的微處理器通過延時(shí)觸發(fā)器與經(jīng)顱磁刺激儀的外觸發(fā)器連接，近紅外腦功能光學(xué)成像儀2的發(fā)射探頭2a和接收探頭2b嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈Ia周圍。本實(shí)用新型的近紅外腦功能光學(xué)成像儀為微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀，包括微處理器，與微處理器連接的放大器、濾波器、模擬選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、雙向恒流驅(qū)動(dòng)器、延時(shí)觸發(fā)器、液晶觸摸屏，雙向恒流驅(qū)動(dòng)器與發(fā)射探頭2a連接，接收探頭2b與放大器連接。圖2是微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀的雙向恒流驅(qū)動(dòng)原理框圖:所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀中的雙向恒流驅(qū)動(dòng)電路包括雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路和與之連接的恒流電路，雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路的輸出端直接驅(qū)動(dòng)雙向反并聯(lián)的兩個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)射探頭，一個(gè)發(fā)光管的波長(zhǎng)是830nm，一個(gè)發(fā)光管的波長(zhǎng)690nm，由微處理器分時(shí)輪流控制不同波長(zhǎng)的兩個(gè)發(fā)光管的近紅外光發(fā)射；恒流電路的輸入端與微處理器的給定輸出端連接。雙向恒流驅(qū)動(dòng)器的橋式電路由三極管Ql Q4組成，橋式電路的輸出端直接驅(qū)動(dòng)雙向反并聯(lián)的兩個(gè)發(fā)光二極管(LED)或激光二極管(LD)，當(dāng)橋式電路三極管Ql Q4橋臂導(dǎo)通時(shí)，流過D830nm的發(fā)光管，橋臂三極管Q2、Q3導(dǎo)通時(shí)，D690nm的發(fā)光管導(dǎo)通，輪流導(dǎo)通的近紅外光源的控制由微處理器發(fā)出的交錯(cuò)脈沖控制Q6和Q7完成。恒流電路由三極管Q5、電阻R9、RlO和放大器A組成，由微處理器經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換的給定輸出強(qiáng)度接到放大器輸入端的正端，負(fù)端接到電流檢測(cè)反饋電阻R9上，當(dāng)電流小于給定值，三極管Q5導(dǎo)通，電流大于給定值時(shí)，R9上的電壓降增加，放大器A的負(fù)端電壓增加，輸出減小使Q5關(guān)斷，輸出電流以負(fù)反饋形式控制Q5的導(dǎo)通狀態(tài)，達(dá)到電流按照給定值恒定輸出。所述接收探測(cè)器還可用相應(yīng)波長(zhǎng)的近紅外光敏二極管、三極管、光敏電阻或光敏電池，也可采用光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)檢測(cè)到的近紅外信號(hào)。圖7是經(jīng)顱磁刺激儀與近紅外腦功能光學(xué)成像儀分時(shí)工作波形圖:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的外觸發(fā)器對(duì)經(jīng)顱磁刺激儀的觸發(fā)信號(hào)是:在近紅外腦功能光學(xué)成像儀停止工作的Ims中鎖定探頭的輸入輸出，延時(shí)0.5ms觸發(fā)經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈產(chǎn)生0.3ms脈沖磁場(chǎng)，脈沖磁場(chǎng)輸出停止后，經(jīng)過0.2ms后近紅外腦功能光學(xué)成像儀解除鎖定。避免磁刺激與近紅外同時(shí)工作，躲避經(jīng)顱磁刺激器輸出的強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)對(duì)近紅外裝置的干擾。經(jīng)顱磁刺激器的工作頻率一般為I 100HZ，即每個(gè)治療周期為10 1000ms。圖5是硅膠套的示意圖:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭通過具有可塑性與彈性的硅膠套嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈上，硅膠套包括底面2g、與底面垂直的外套2c和內(nèi)套2d，外套2c套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈的外側(cè)，內(nèi)套2d嵌在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈的內(nèi)側(cè)，外套2c和內(nèi)套2d上有探頭安裝洞孔；外套2c和內(nèi)套2d的高度和內(nèi)外壁的形狀、尺寸與經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈匹配。硅膠套是根據(jù)磁場(chǎng)刺激線圈的幾何尺寸，制作一個(gè)刺激線圈的硅膠外套，內(nèi)外邊緣折返以便刺激線圈牢固嵌入硅膠外套之內(nèi)。硅膠外套的內(nèi)外設(shè)有若干個(gè)距離不同的安裝孔洞，便于近紅外發(fā)射與接收探頭插入孔洞，利用硅膠的彈性，使較小的孔洞能夠牢固握持圓柱形細(xì)長(zhǎng)探頭并能隨意調(diào)節(jié)探頭的上下方位，保證探頭與檢測(cè)部位的頭皮緊密接觸。圖3、圖4 是近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈內(nèi)外的示意圖:發(fā)射探頭和接收探頭為細(xì)長(zhǎng)圓柱形，能夠方便插入硅膠套上的安裝孔洞，被彈性硅膠孔洞夾持，可調(diào)節(jié)深淺達(dá)到與頭皮的緊密接觸。近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭設(shè)I 10個(gè)，優(yōu)選I個(gè)；接收探頭f 10個(gè)，優(yōu)選2個(gè)；安裝部位根據(jù)檢測(cè)部位的需要選擇硅膠套的安裝孔洞，保持兩者之間的距離為3 5cm。優(yōu)選發(fā)射探頭和接收探頭分別放置在硅膠套的外套2c和內(nèi)套2d的探頭安裝洞孔中。近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭與接收探頭分別放置在硅膠套的外套2c和內(nèi)套2d的探頭安裝洞孔中，近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭設(shè)I 10個(gè)，接收探頭Γιο個(gè)。近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭與接收探頭分別放置在硅膠套的外套2c和內(nèi)套2d的探頭安裝洞孔中，發(fā)射探頭與接收探頭間的距離為3-5cm。微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀2及其液晶觸摸屏2e安裝在經(jīng)顱磁刺激儀的手柄Ib上。本實(shí)用新型的微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀包括一個(gè)2.5寸的彩色觸摸液晶屏作為人機(jī)對(duì)話接口，用曲線或不同的顏色顯示不同部位的檢測(cè)結(jié)果、用觸摸屏選擇近紅外發(fā)射與檢測(cè)導(dǎo)聯(lián)的數(shù)量與組合、選擇調(diào)節(jié)光源探頭的驅(qū)動(dòng)電流，選擇和調(diào)節(jié)各導(dǎo)聯(lián)的放大倍數(shù)、掃描時(shí)程、濾波等參數(shù)。圖6是本實(shí)用新型對(duì)人的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)時(shí)使用的示意圖:微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射與接收探頭用雙絞線通過套管2f連接近紅外發(fā)射探頭2a和接收探頭2b。發(fā)射探頭2a和接收探頭2b分別插入硅膠套上不同的安裝孔洞內(nèi)，形成若干分時(shí)復(fù)用的組合，以檢測(cè)不同部位、不同范圍、不同深度的氧合血紅蛋白與血流量的變化。具體地，微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀固定在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈Ia的手柄Ib上。硅膠套固定探頭，作為兩種設(shè)備同時(shí)使用的一體化載體。硅膠套根據(jù)不同的線圈設(shè)計(jì)為不同的大小與形狀，邊緣反折能包繞刺激線圈la，與刺激線圈Ia保持緊密結(jié)合，利用硅膠材料的彈性和可塑性，可插入和緊密握持發(fā)射探頭2a和接收探頭2b，目的是為了把發(fā)射探頭2a和接收探頭2b固定在刺激線圈Ia內(nèi)外，并能緊密接觸頭皮，使探頭能夠隨著刺激線圈Ia的移動(dòng)而移動(dòng)，隨意檢測(cè)任何刺激部位的神經(jīng)功能變化。圖8是發(fā)射探頭與接收探頭之間的距離與探測(cè)深度的關(guān)系圖:發(fā)射探頭與接收探頭之間的距離與探測(cè)部位的深度有關(guān)，當(dāng)兩者之間的距離LI = 3cm時(shí)，探測(cè)深度Hl=3cm，如果把探測(cè)頭與光源的距離增加到L2=5cm，則探測(cè)深度H2=5cm，因此調(diào)節(jié)接收探頭與發(fā)射探頭之間的距離可增加檢測(cè)范圍與深度，用多個(gè)發(fā)射探頭可同時(shí)大范圍檢測(cè)顱內(nèi)血氧和血流的情況，進(jìn)而更多的反映腦神經(jīng)活動(dòng)的范圍與強(qiáng)度。圖9是本實(shí)用新型用于8字形線圈的示意圖:所述刺激線圈硅膠外套可做成不同的大小與形狀，以適應(yīng)各種刺激線圈，如最常用的圓形或8字形線圈。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是利用本實(shí)用新型內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，包括經(jīng)顱磁刺激儀和近紅外腦功能光學(xué)成像儀，其特征在于:所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀的微處理器通過延時(shí)觸發(fā)器與經(jīng)顱磁刺激儀的外觸發(fā)器連接，近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀為微型近紅外腦功能光學(xué)成像儀，包括微處理器，與微處理器連接的放大器、濾波器、模擬選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、雙向恒流驅(qū)動(dòng)器、延時(shí)觸發(fā)器、液晶觸摸屏，雙向恒流驅(qū)動(dòng)器與發(fā)射探頭連接，接收探頭與放大器連接；近紅外腦功能光學(xué)成像儀及其液晶觸摸屏安裝在經(jīng)顱磁刺激儀的手柄上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭通過具有可塑性與彈性的硅膠套嵌套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈上，硅膠套包括底面(2g)、與底面垂直的外套(2c)和內(nèi)套(2d)，外套(2c)套在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈的外側(cè)，內(nèi)套(2d)嵌在經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈的內(nèi)偵牝外套(2c)和內(nèi)套(2d)上有探頭安裝洞孔；外套(2c)和內(nèi)套(2d)的高度和內(nèi)外壁的形狀、尺寸與經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的外觸發(fā)器對(duì)經(jīng)顱磁刺激儀的觸發(fā)信號(hào)是:在近紅外腦功能光學(xué)成像儀停止工作的Ims中鎖定探頭的輸入輸出，延時(shí)0.5ms觸發(fā)經(jīng)顱磁刺激儀的刺激線圈產(chǎn)生0.3ms脈沖磁場(chǎng)，脈沖磁場(chǎng)輸出停止后，經(jīng)過0.2ms后近紅外腦功能光學(xué)成像儀解除鎖定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀中的雙向恒流驅(qū)動(dòng)電路包括雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路和與之連接的恒流電路，雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路的輸出端直接驅(qū)動(dòng)雙向反并聯(lián)的兩個(gè)發(fā)光二極管LED或激光二極管LD組成的發(fā)射探頭，一個(gè)發(fā)光管的波長(zhǎng)是830nm，另一個(gè)發(fā)光管的波長(zhǎng)為690nm，由微處理器分時(shí)輪流控制不同波長(zhǎng)的兩個(gè)發(fā)光管的近紅外光發(fā)射；恒流電路的輸入端與微處理器的給定輸出端連接，由微處理器調(diào)節(jié)恒定電流的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:發(fā)射探頭和接收探頭為細(xì)長(zhǎng)圓柱形，能夠方便插入硅膠套上的安裝孔洞，被彈性硅膠孔洞夾持，可調(diào)節(jié)在安裝孔洞中的深度，達(dá)到與頭皮的緊密接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭與接收探頭的安裝部位根據(jù)檢測(cè)部位的需要選擇安裝位置，保持兩者之間的距離為3 5cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述的近紅外腦功能光學(xué)成像儀中的雙向恒流驅(qū)動(dòng)電路包括雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路和與之連接的恒流電路，雙向橋式驅(qū)動(dòng)電路的輸出端直接驅(qū)動(dòng)雙向反并聯(lián)的兩個(gè)光敏管組成的發(fā)射探頭，一個(gè)發(fā)光二極管的波長(zhǎng)是830nm，一個(gè)發(fā)光二極管是690nm，由微處理器分時(shí)輪流控制不同波長(zhǎng)的兩個(gè)光敏管的近紅外光發(fā)射；恒流電路的輸入端與微處理器的給定輸出端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭和接收探頭分別放置在硅膠套的外套(2c)和內(nèi)套(2d)的探頭安裝洞孔中， 發(fā)射探頭與接收探頭間的距離為3-5cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:近紅外腦功能光學(xué)成像儀的發(fā)射探頭設(shè)I 10個(gè)， 接收探頭廣10個(gè)；探頭直徑都為2.5mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種大腦功能調(diào)制與檢測(cè)的一體化裝置，在經(jīng)顱磁刺激線圈的表面套上一層硅膠套，硅膠套的內(nèi)圈和外圈設(shè)有若干個(gè)距離不同的孔洞，便于近紅外發(fā)射與接收的探頭插入，利用硅膠的彈性，可牢固握持探頭并能隨意調(diào)節(jié)探頭的上下方位，保證探頭與檢測(cè)部位的頭皮緊密接觸。微型近紅外腦功能檢測(cè)裝置用微處理器設(shè)定690nm、830nm兩種波長(zhǎng)的近紅外線分別發(fā)射與接收的頻率，采用分時(shí)復(fù)用模式依次輪流點(diǎn)亮分布在刺激線圈中心部位的若干個(gè)LD/LED發(fā)射光源，周圍探頭檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過處理在液晶屏上顯示出去氧血紅蛋白和血流量的變化，反映經(jīng)顱磁刺激時(shí)各檢測(cè)通道部位所對(duì)應(yīng)腦區(qū)功能活動(dòng)的強(qiáng)弱、范圍與深度發(fā)生的變化。
文檔編號(hào)A61B5/00GK203001691SQ20122071269
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者路承彪 申請(qǐng)人:武漢碧蘿金科技有限責(zé)任公司