一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的方法及裝置。該方法包括聚焦超聲換能器發(fā)出的短脈沖超聲經(jīng)過超聲耦合介質(zhì)后，照射在樣品頭部，通過機械效應(yīng)引起神經(jīng)生理變化。聚焦超聲探測器經(jīng)過三維電動掃描平臺帶動掃描后，對頭部不同的部位進行超聲刺激。該裝置包括裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱、聚焦超聲換能器、功率放大器、信號發(fā)生器，三維電動掃描平臺，電機驅(qū)動、帶有電機控制軟件的計算機，連接桿和塑料薄膜；所述聚焦超聲換能器、功率放大器以及函數(shù)發(fā)生器依次電氣連接。所述三維電動掃描平臺、電機驅(qū)動以及帶有電機控制軟件的計算機依次電氣相連。所述聚焦超聲換能器與三維電動掃描平臺通過連接桿相連。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多方位經(jīng)顱超聲腦調(diào)控。
【專利說明】一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無損測試技術(shù)，特別涉及一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大腦神經(jīng)調(diào)節(jié)或刺激技術(shù)多種多樣，有基于藥化學(xué)、電刺激、磁刺激、光感基因；每種類型又有不同的具體刺激方法，同時也有不同的優(yōu)點與局限性。藥理學(xué)或化學(xué)方法操作簡單，但缺乏目標(biāo)區(qū)域的準(zhǔn)確性，同時有新陳代謝的要求；電刺激法，如深度腦刺激，雖然刺激的目標(biāo)性強但要求對大腦植入電極，手術(shù)存在較大的危險性；技術(shù)較成熟的直接電流刺激與經(jīng)顱磁刺激雖然做到無侵性，但存在刺激的深度不夠與低分辨率的問題；光感基因神經(jīng)調(diào)控技術(shù)雖然可以做到足夠高的刺激精度但對基因技術(shù)的要求卻讓人望而卻步。正是由于以上原因，人們才不斷去探索一種新的神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)，既操作簡單，又不用動手術(shù)，同時還能夠有效刺激大腦。
[0003]經(jīng)顱超聲刺激一般指用低強度聚焦超聲穿透完整的大腦顱骨從而達到對神經(jīng)功能的調(diào)制的一種技術(shù)手段。超聲作為一種機械壓力波，以大于人的聽力范圍(>20KHz)而得名。超聲具有在特定物質(zhì)中長距離低損耗傳播的特性，因此超聲在醫(yī)學(xué)與工業(yè)上有廣泛應(yīng)用。研究超聲對生物組織的影響起源于20世紀(jì)20年代。在神經(jīng)組織方面，超聲的作用范圍從熱消融到神經(jīng)活動的調(diào)節(jié)。通過大范圍的診斷性醫(yī)療成像與陣列物理療法應(yīng)用，超聲的安全性得以證明。依靠超聲回聲信號的常規(guī)醫(yī)學(xué)成像其頻率范圍在1-15MHZ，治療性超聲頻率一般在1MHz。腦成像應(yīng)用方面，超聲用于聲光斷層掃描技術(shù)，根據(jù)不同組織對單色光的吸收系數(shù)不一樣可以成像腦的損傷圖。90年代聚焦超聲(FUS)得到了很大的應(yīng)用，主要集中于熱消融、血栓溶解及外圍神經(jīng)活動的阻斷。同時發(fā)現(xiàn)低功率超聲能夠打開血腦屏障并傳送藥物到特定腦區(qū)域。低能量的FUS能夠有效加快骨折后愈合時間。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的首要目的在于提供一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控方法，本發(fā)明的另一目的在于提供一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控裝置。
[0005]一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的裝置，其特征在于:該裝置包括裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱、聚焦超聲換能器、功率放大器、信號發(fā)生器，三維電動掃描平臺，電機驅(qū)動、帶有電機控制軟件的計算機，連接桿和塑料薄膜；所述聚焦超聲換能器、功率放大器以及信號發(fā)生器依次電氣連接；所述三維電動掃描平臺、電機驅(qū)動以及帶有電機控制軟件的計算機依次電氣相連；所述聚焦超聲換能器與三維電動掃描平臺通過連接桿相連；所述裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱下方放置樣品，樣品與超聲耦合介質(zhì)被塑料薄膜隔開。
[0006]該裝置操作簡單，定位精度高；能夠同時實現(xiàn)多方位腦調(diào)控。
[0007]應(yīng)用所述一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的裝置的方法，其特征在于包括以下操作步驟:
[0008](I)將聚焦超聲換能器浸入水箱中的超聲耦合介質(zhì)中；
[0009](2)將樣品的頭部接觸水箱底部的塑料薄膜，頭部與超聲耦合介質(zhì)用塑料薄膜隔開；
[0010](3)信號發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過功率放大器放大后，傳遞給聚焦超聲換能器，聚焦超聲換能器進而發(fā)出脈沖超聲波；
[0011](4)聚焦超聲換能器發(fā)出的脈沖超聲波經(jīng)過超聲耦合介質(zhì)后，到達樣品頭部，與頭部神經(jīng)進行作用，通過超聲波機械效應(yīng)引起神經(jīng)生理變化；
[0012](5)聚焦超聲換能器通過連接桿與三維掃描電動平臺相連接，由裝有電機控制軟件的計算機控制其移動；
[0013](6)對頭部某一部位神經(jīng)進行刺激后，三維掃描電動平臺帶動聚焦超聲換能器移動到下一位置，實現(xiàn)多方位神經(jīng)刺激。
[0014]本發(fā)明的作用原理是:聚焦超聲換能器發(fā)出的脈沖超聲經(jīng)過超聲耦合介質(zhì)后，照射在樣品頭部，通過機械效應(yīng)引起神經(jīng)生理變化。聚焦超聲探測器經(jīng)過三維電動掃描平臺帶動掃描后，對頭部不同的部位進行超聲刺激。本發(fā)明適用于對樣品進行多點神經(jīng)刺激以及多方位腦調(diào)控。
[0015]與現(xiàn)有腦調(diào)控方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0016]I)本發(fā)明通過超聲波進行腦調(diào)控，它屬于物理方法進行腦調(diào)控的范疇，是一種無損傷的腦調(diào)控方法；
[0017]2)本發(fā)明使用聚焦超聲換能器，發(fā)射的超聲波聚焦在神經(jīng)部位，能夠高效率地對神經(jīng)進行刺激；
[0018]3)本發(fā)明使用三維電動掃描平臺帶動聚焦超聲換能器進行神經(jīng)刺激，能夠?qū)崿F(xiàn)快速多方位腦調(diào)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是實施例1所述一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱，2為聚焦超聲換能器，3為功率放大器，4為信號發(fā)生器，5為連接桿，6為塑料薄膜，7為帶有電機控制軟件的計算機，8為驅(qū)動電機，9為三維電動掃描平臺。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述
[0021]實施例1:一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控裝置(結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示)
[0022]該裝置包括I為裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱，2為聚焦超聲換能器，3為功率放大器，4為信號發(fā)生器，5為連接桿，6為塑料薄膜，7為驅(qū)動電機，8為帶有電機控制軟件的計算機，9為三維電動掃描平臺。所述聚焦超聲換能器2、功率放大器3以及信號發(fā)生器4依次電氣連接。所述三維電動掃描平臺9、驅(qū)動電機7以及帶有電機控制軟件的計算機8依次電氣相連。所述聚焦超聲換能器2與三維電動掃描平臺9通過連接桿5相連。所述信號發(fā)生器4發(fā)出的信號，經(jīng)過功率放大器3放大后傳遞給聚焦超聲換能器2產(chǎn)生超聲波，所述裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱I下方放置樣品，樣品與超聲耦合介質(zhì)被塑料薄膜6隔開。所述聚焦超聲換能器2發(fā)出的超聲波經(jīng)過超聲耦合介質(zhì)后，到達樣品頭部，與頭部神經(jīng)進行作用，通過超聲波機械效應(yīng)引起神經(jīng)生理變化。所述聚焦超聲換能器2通過連接桿5與三維掃描電動平臺9相連接，由裝有電機控制軟件的計算機7控制其移動。對頭部某一部位神經(jīng)進行刺激后，三維掃描電動平臺9帶動聚焦超聲換能器2移動到下一位置，實現(xiàn)多方位神經(jīng)刺激。為了驗證這種實驗方法的可靠性，我們通過對小鼠的腦神經(jīng)進行刺激，利用腦電信號檢測系統(tǒng)監(jiān)控小鼠腦電信號的變化，實驗結(jié)果顯示，在超聲刺激作用下，小鼠的腦電信號會發(fā)生顯
著變化。
[0023]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式， 都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的裝置，其特征在于:該裝置包括裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱、聚焦超聲換能器、功率放大器、信號發(fā)生器，三維電動掃描平臺，電機驅(qū)動、帶有電機控制軟件的計算機，連接桿和塑料薄膜；所述聚焦超聲換能器、功率放大器以及信號發(fā)生器依次電氣連接；所述三維電動掃描平臺、電機驅(qū)動以及帶有電機控制軟件的計算機依次電氣相連；所述聚焦超聲換能器與三維電動掃描平臺通過連接桿相連；所述裝有超聲耦合介質(zhì)的水箱下方放置樣品，樣品與超聲耦合介質(zhì)被塑料薄膜隔開。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述一種經(jīng)顱超聲腦調(diào)控的裝置的方法，其特征在于包括以下操作步驟: (O將聚焦超聲換能器浸入水箱中的超聲稱合介質(zhì)中； (2)將樣品的頭部接觸水箱底部的塑料薄膜，頭部與超聲耦合介質(zhì)用塑料薄膜隔開； (3)信號發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過功率放大器放大后，傳遞給聚焦超聲換能器，聚焦超聲換能器進而發(fā)出脈沖超聲波； (4)聚焦超聲換能器發(fā)出的脈沖超聲波經(jīng)過超聲耦合介質(zhì)后，到達樣品頭部，與頭部神經(jīng)進行作用，通過超聲波機械效應(yīng)引起神經(jīng)生理變化； (5)聚焦超聲換能器通過連接桿與三維掃描電動平臺相連接，由裝有電機控制軟件的計算機控制其移動； (6)對頭部某一部位神經(jīng)進行刺激后，三維掃描電動平臺帶動聚焦超聲換能器移動到下一位置，實現(xiàn)多方位神 經(jīng)刺激。
【文檔編號】A61N7/00GK103432691SQ201310351623
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】李小俚, 袁毅 申請人:北京師范大學(xué)