基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，特別是一種基于磁共振耦合原理的8字形線圈經(jīng) 顱磁刺激系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)顏磁刺激（Transcranial magnetic simulation，TMS)是一種基于電磁感應(yīng)原 理的新型診療技術(shù)，能夠無創(chuàng)、無痛地刺激人體組織，是一種較為安全有效的非侵入式刺激 方法。其利用置于頭皮上方的磁性線圈產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)，進(jìn)而在大腦皮層以及腦內(nèi)部的神經(jīng) 組織感生出感應(yīng)電場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而刺激相應(yīng)的腦神經(jīng)單元，影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)活 動(dòng)?；赥MS技術(shù)設(shè)計(jì)的線圈構(gòu)造中最為普遍的是8字形線圈，即兩個(gè)單線圈（或多匝線圈） 置于同一平面內(nèi)形成8字形結(jié)構(gòu);使用時(shí)在兩個(gè)(組)線圈中通入反向電流，則兩個(gè)(組)線圈 交匯處磁場(chǎng)強(qiáng)度、變化率出現(xiàn)極大值，以此感應(yīng)出的電場(chǎng)作為診療使用的刺激源。目前，使 用8字形線圈的經(jīng)顱磁刺激技術(shù)已經(jīng)較為廣泛地應(yīng)用于臨床診斷及治療方面。與電刺激相 比，磁刺激信號(hào)可以無衰減地透過顱骨而刺激到大腦神經(jīng)，并且只會(huì)在腦部感應(yīng)出微小電 流，不會(huì)產(chǎn)生劇烈疼痛或其他不適感。此外，它比電刺激技術(shù)更加安全方便，更易為病人接 受。
[0003] 上述優(yōu)點(diǎn)使得經(jīng)顱磁刺激技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用：在臨床應(yīng)用方面，補(bǔ)充了CT和 MRI所不能獲得的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)缺陷的客觀證據(jù)，還可以為腦手術(shù)患者提供快速、低廉的功能定 位重要皮質(zhì)區(qū)的方法。在腦基礎(chǔ)研究方面，使用TMS可以非侵入地關(guān)閉特定皮質(zhì)區(qū)功能以辨 識(shí)參與給定任務(wù)的重要大腦區(qū)；在治療應(yīng)用方面，對(duì)于一些由于神經(jīng)細(xì)胞興奮閾值的改變 或異常的精神疾病，如抑郁癥，精神分裂癥，癲癇等的治療具有顯著效果。
[0004] 然而，該技術(shù)目前還存在一些問題，其中最為突出的是傳統(tǒng)8字形線圈刺激的聚焦 程度、刺激強(qiáng)度的控制和刺激效率之間的矛盾。線圈的聚焦程度決定了磁刺激作用的范圍， 增強(qiáng)線圈的聚焦性可以減小非靶組織神經(jīng)元受到刺激的可能性，降低治療過程的副作用， 提高安全性;刺激的強(qiáng)度會(huì)影響磁刺激的深度，較大的刺激深度是實(shí)現(xiàn)深顱神經(jīng)組織刺激 的必要條件;而刺激效率則影響能量損耗、適用功率范圍，進(jìn)而影響裝置的普及程度。傳統(tǒng)8 字線圈作為一種常見的TMS的刺激源構(gòu)型，其優(yōu)勢(shì)在于能較好的提高刺激聚焦，但是其刺激 的滲透深度降低，而且刺激效率較低，高功率和高電流不利于TMS的家用化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的存在的問題，本發(fā)明提供一種基于磁諧振耦合原理的8字形線圈 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頭部更深處的電磁刺激和達(dá)到比傳統(tǒng)8字形線 圈更尚的效率的目標(biāo)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種基于磁諧振耦合原理的8字 形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)，其中：所述的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)即電路拓?fù)?，所述電路?撲包括第一線圈單元A和第二線圈單元B外切構(gòu)成8字形線圈結(jié)構(gòu)，第一線圈單元A包括第一 源線圈、第一刺激線圈，第二線圈單元B包括第二源線圈、第二刺激線圈，第一刺激線圈、第 二刺激線圈之間外切，第一刺激線圈、第二刺激線圈均為內(nèi)徑56mm，外徑62mm;第一源線圈 內(nèi)切于第一刺激線圈，第二源線圈內(nèi)切于第二刺激線圈，且兩內(nèi)切點(diǎn)與第一刺激線圈、第二 刺激線圈之間的外切點(diǎn)重合，第一源線圈、第二源線圈均為內(nèi)徑30mm，外徑36mm;所述系統(tǒng) 中第一線圈單元A的電路結(jié)構(gòu)描述如下：第一源線圈所在電路單元由交流電源AC 1、電阻心、 電感L1、電容&串聯(lián)而成，第一刺激線圈所在電路單元由電阻辦、電感L 2、電容&串聯(lián)而成，電 感Li與電感L2之間存在互感;第二線圈單元B的電路結(jié)構(gòu)描述如下:第二源線圈所在電路單 元由交流電源AC 2、電阻R3、電感L3、電容C3串聯(lián)而成，第二刺激線圈所在電路單元由電阻R 4、 電感L4、電容C4串聯(lián)而成；電感L3與電感L 4之間存在互感，所述的第一線圈單元A、第二線圈 單元B組合成為8字形結(jié)構(gòu)，兩線圈單元中心連線的中點(diǎn)處放電電流方向一致，在所述中點(diǎn) 處對(duì)應(yīng)于靶位刺激點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明的效果是基于MRC的8字形經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)較傳統(tǒng)8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系 統(tǒng)存在明顯的刺激強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，可在局部使刺激強(qiáng)度提高近9倍，實(shí)施刺激時(shí)，若給源線圈 提供與傳統(tǒng)8字線圈相同的電流強(qiáng)度，由于諧振線圈的存在，MRC線圈的能量傳導(dǎo)效率
相較于傳統(tǒng)8字線圈提高三倍以上。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的電路拓?fù)鋱D；
[0009] 圖2為本發(fā)明的基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的線圈空間構(gòu) 型圖；
[0010] 圖3-1為傳統(tǒng)8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的選定深度處刺激聚焦性的仿真圖；
[0011] 圖3-2為本發(fā)明的基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)選定深度處 刺激聚焦性的仿真圖；
[0012] 圖4為本發(fā)明所提出的基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)與傳統(tǒng)8 字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的刺激效率的仿真對(duì)比圖。
[0013] 圖中：
[0014] 1、第一源線圈 2、第一刺激線圈 3、第二源線圈
[0015] 4、第二刺激線圈 A、第一線圈單元 B、第二線圈單元
[0016] 7、系統(tǒng)電路拓?fù)?8、第三刺激線圈 9、第三源線圈
[0017] 1〇、第四刺激線圈 n、第四源線圈
【具體實(shí)施方式】
[0018] 結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的基于磁諧振耦合原理的8字形經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描 述。
[0019] 本發(fā)明的基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想在于利用 磁諧振耦合系統(tǒng)的頻率敏感性，改進(jìn)傳統(tǒng)以8字形線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的經(jīng)顱磁刺激技術(shù) 的電路拓?fù)湟约熬€圈空間構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)刺激強(qiáng)度、刺激深度以及刺激效率均滿足要求的靶位 刺激。
[0020] 圖1所示為本發(fā)明的基于磁諧振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)完整8字形 線圈的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?；诖胖C振耦合原理的8字形線圈經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是:所述的 8字形線圈系統(tǒng)的電路拓?fù)?包括兩個(gè)第一線圈單元A和第二線圈單元B外切構(gòu)成8字形線圈 結(jié)構(gòu)，第一線圈單元A由第一源線圈1、第一刺激線圈2構(gòu)成，第二線圈單元B由第二源線圈3、 第二刺激線圈4構(gòu)成。第一刺激線圈2、第二刺激線圈4外切，第一刺激線圈2、第二刺激線圈4 均為內(nèi)徑56_，外徑62mm;第一源線圈1內(nèi)切于第一刺激線圈2,第二源線圈3內(nèi)切于第二刺 激線圈4,且兩內(nèi)切點(diǎn)與第一刺激線圈2、第二刺激線圈4之間的外切點(diǎn)重合，第一源線圈1、 第二源線圈3均為內(nèi)徑30_，外徑36mm。所述系統(tǒng)中，第一線圈單元A的電路結(jié)構(gòu)描述如下： 第一源線圈1所在電路單元由交流電源AC 1、電阻R1、電感L1、電容&串聯(lián)而成，第一刺激線圈 2所在電路單元由電阻R 2、電感L2、電容C2串聯(lián)而成;電感L1與電感L 2之間存在互感。第二線圈 單元B的電路結(jié)構(gòu)描述如下:第二源線圈3所在電路單元由交流電源AC2、電阻R 3、電感L3、電 容C3串聯(lián)而成，第二刺激線圈4所在電路單元由電阻R4、電感L4、電容C4串聯(lián)而成；電感L 3