便攜式經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、經(jīng)顱超聲刺激(Transcranial Ultrasound Stimulation，TUS)技術(shù)是新近發(fā)展起來(lái)的一種大腦功能刺激技術(shù)，該技術(shù)中，超聲能量透過(guò)完整的顱骨傳遞到腦神經(jīng)組織進(jìn)行刺激，能無(wú)創(chuàng)地調(diào)制大腦的神經(jīng)活動(dòng)。與傳統(tǒng)的腦刺激技術(shù)如經(jīng)顱磁刺激、經(jīng)顱直流電刺激相比，經(jīng)顱超聲刺激具有空間分辨率高、無(wú)損傷性、高穿透性的優(yōu)點(diǎn)，并且它與功能性磁共振成像技術(shù)兼容性良好，為T(mén)US的精確定位和神經(jīng)生理研究提供了良好的條件。作為一種新興的腦刺激

2、技術(shù)，經(jīng)顱超聲刺激對(duì)于神經(jīng)的調(diào)節(jié)已被證實(shí)具有興奮與抑制兩種效果，而且研究結(jié)果表明，神經(jīng)組織的激發(fā)和抑制都不會(huì)損傷經(jīng)顱超聲刺激的組織。可以預(yù)見(jiàn)，利用超聲刺激，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中很多令人頭痛的神經(jīng)疾病的治療將會(huì)迎來(lái)新的突破口。
　　雖然越來(lái)越多的科學(xué)家研究經(jīng)顱超聲刺激，但是目前，該類(lèi)研究還處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，除了少數(shù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在人腦上，大部分實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皯?yīng)用在動(dòng)物身上，科學(xué)家們搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將超聲作用于動(dòng)物大腦并通過(guò)后期分析動(dòng)物腦電(Electroe

3、ncephalography，EEG)、肌電(Electromyography，EMG)等生物電信號(hào)來(lái)研究經(jīng)顱超聲刺激對(duì)腦神經(jīng)的影響。目前市場(chǎng)上的低強(qiáng)度超聲治療設(shè)備功能單一、參數(shù)固定、不能滿足實(shí)驗(yàn)研究和臨床治療中多參數(shù)可調(diào)節(jié)的要求，所以為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)的參數(shù)調(diào)節(jié)，專(zhuān)門(mén)用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)都是通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，該平臺(tái)包括函數(shù)發(fā)生器、功率放大器、示波器等設(shè)備，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備體積龐大、成本高并且不具有便攜性。
　　為克服已有技

4、術(shù)的上述不足和缺陷，并為經(jīng)顱超聲刺激技術(shù)的研究提供一整套專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從而分析經(jīng)顱超聲刺激技術(shù)對(duì)于腦疾病的治療的作用。本課題設(shè)計(jì)了一套便攜式經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括超聲換能器激勵(lì)電路和超聲回波接收電路，超聲換能器激勵(lì)電路能夠激勵(lì)不同中心頻率的超聲換能器，使其發(fā)射超聲波，此電路可調(diào)參數(shù)包括：電壓峰峰值VP-P、基波頻率F、脈沖重復(fù)頻率PRF和脈沖占空比D。同時(shí)，超聲回波接收電路接收超聲回波信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)