一种经颅磁刺激系统及其刺激方法

本发明属于经颅磁刺激方法及装置，具体涉及一种经颅磁刺激系统及其刺激方法。

背景技术：

1、随着脑科学的不断发展，电磁场的生物效应在治疗失眠、抑郁、癫痫等脑科疾病中应用愈发广泛。对人脑的特定部位进行特定强度和频率的磁刺激能够引起相应功能区神经元动作电位的变化，从而影响神经电活动，具备一定的治疗效果。

2、脑内神经元动作电位阈值会随着磁刺激的进行而发生变化，因此在治疗过程中使用固定强度的磁刺激无法较好达到治疗目的。在经颅磁刺激的治疗过程中，如果磁刺激强度高于一定阈值会对人脑造成危害，如果磁刺激强度低于一定阈值则无法达到治疗效果。现有技术中，一般采用预设的变化强度磁刺激进行磁干预，但是每位患者的具体大脑状态不同，预设的磁刺激强度也往往无法实现较好的治疗效果。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中经颅磁刺激系统的刺激强度难以确定从而影响治疗效果的缺陷，从而提供一种经颅磁刺激系统及其刺激方法。

2、一种经颅磁刺激方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：采用固定频率和强度的磁脉冲进行经颅的试刺激，采集试刺激过程中的脑电信号；

4、步骤s2：离散化试刺激过程中脑电信号的神经元动作电位阈值，并计算动作电位阈值转移概率；

5、步骤s3：根据动作电位转移概率控制经颅的正式刺激时的磁刺激强度。

6、进一步的，所述步骤s1中，进行经颅的试刺激时，所述磁脉冲包括两组，每组所述磁脉冲包括三百个脉冲，脉冲频率为1hz，刺激强度为1.5t，两组所述磁脉冲间隔三分钟。

7、进一步的，所述步骤s2包括以下步骤：

8、步骤s2.1：以固定时长为马尔可夫步长，近邻法离散化试刺激过程中脑电信号的神经元动作电位阈值；

9、步骤s2.2：计算一个动作电位阈值到另一个动作电位阈值的转移概率；

10、步骤s2.3：计算所有离散化后的动作电位阈值的状态转移概率矩阵。

11、进一步的，所述步骤s2.1中，以2s为一个马尔可夫步长，近邻法离散化试刺激过程中脑电信号的神经元动作电位阈值，使，其中为离散化后的动作电位阈值，为预设的动作电位阈值。

12、进一步的，所述步骤s2.1中，预设的动作电位阈值为，四百个动作电位阈值以0.1mv的间隔分布在从-60mv~-20mv中。

13、进一步的，所述步骤s2.2中，根据求出动作电位阈值转移概率，其中表示试刺激过程中从神经元动作电位阈值转变的次数，表示试刺激过程中神经元动作电位阈值由转变为的次数。

14、进一步的，所述步骤s2.3中，离散化后的动作电位阈值的状态转移概率矩阵为，其中为试刺激过程中神经元动作电位阈值由转变为的概率。

15、进一步的，所述步骤s3中，根据动作电位转移概率控制经颅的正式刺激时的磁刺激强度的方法为，根据lif膜电压动态方程以及状态转移概率矩阵控制刺激线圈电流。。

16、进一步的，所述步骤s3中，经颅的正式刺激时，所述磁脉冲包括两组，每组所述磁脉冲包括三百个脉冲，脉冲频率为1hz，两组所述磁脉冲间隔三分钟。

17、一种经颅磁刺激系统，通过上述经颅磁刺激方法控制经颅磁刺激；所述经颅磁刺激系统包括控制模块、信号采集模块和刺激模块；所述信号采集模块用于采集脑电信号；所述控制模块用于控制所述刺激模块进行经颅磁刺激。

18、有益效果：本发明公开了一种经颅磁刺激系统及其刺激方法，通过试刺激预先获取脑电信号，计算分析试刺激过程中脑电信号的神经元动作电位阈值，得到动作电位阈值转移概率，从而能够在正式刺激时预测神经元动作电位阈值并控制刺激强度，确保每次磁刺激时的神经元动作电位阈值都能达到需求值；本申请提供的方法能够根据每个患者状态适应性实时提供合适的磁刺激强度，避免神经元动作电位过高或过低，从而在确保磁刺激过程安全的前提下得到较好的治疗效果。

技术特征：

1.一种经颅磁刺激方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s1中，进行经颅的试刺激时，所述磁脉冲包括两组，每组所述磁脉冲包括三百个脉冲，脉冲频率为1hz，刺激强度为1.5t，两组所述磁脉冲间隔三分钟。

3.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s2.1中，以2s为一个马尔可夫步长，近邻法离散化试刺激过程中脑电信号的神经元动作电位阈值，使，其中为离散化后的动作电位阈值，为预设的动作电位阈值。

5.根据权利要求4所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s2.1中，预设的动作电位阈值为，四百个动作电位阈值以0.1mv的间隔分布在从-60mv~-20mv中。

6.根据权利要求4所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s2.2中，根据求出动作电位阈值转移概率，其中表示试刺激过程中从神经元动作电位阈值转变的次数，表示试刺激过程中神经元动作电位阈值由转变为的次数。

7.根据权利要求6所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s2.3中，离散化后的动作电位阈值的状态转移概率矩阵为，其中为试刺激过程中神经元动作电位阈值由转变为的概率。

8.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据动作电位转移概率控制经颅的正式刺激时的磁刺激强度的方法为，根据lif膜电压动态方程以及状态转移概率矩阵控制刺激线圈电流。

9.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激方法，其特征在于，所述步骤s3中，经颅的正式刺激时，所述磁脉冲包括两组，每组所述磁脉冲包括三百个脉冲，脉冲频率为1hz，两组所述磁脉冲间隔三分钟。

10.一种经颅磁刺激系统，其特征在于，通过权利要求1~9任一项的经颅磁刺激方法控制经颅磁刺激；所述经颅磁刺激系统包括控制模块、信号采集模块和刺激模块；所述信号采集模块用于采集脑电信号；所述控制模块用于控制所述刺激模块进行经颅磁刺激。

技术总结本发明属于经颅磁刺激方法及装置技术领域，具体涉及一种经颅磁刺激系统及其刺激方法，包括预刺激、预测神经元动作电位和正式刺激，通过试刺激预先获取脑电信号，计算分析试刺激过程中脑电信号的神经元动作电位阈值，得到动作电位阈值转移概率，从而能够在正式刺激时预测神经元动作电位阈值并控制刺激强度，确保每次磁刺激时的神经元动作电位阈值都能达到需求值；本申请提供的方法能够根据每个患者状态适应性实时提供合适的磁刺激强度，避免神经元动作电位过高或过低，从而在确保磁刺激过程安全的前提下得到较好的治疗效果。技术研发人员：刘光龙,宋凯,徐敏,何蔚,李家龙受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27