适用于临床及动物试验的高频重复经颅磁刺激系统设计及其应用

为开展电磁刺激技术在神经调控及神经修复中的应用研究,研制了一种适用于临床及动物试验研究的高频重复经颅磁刺激(rTMS)系统,并利用该系统研究了rTMS对神经递质的影响及对脊髓损伤修复的作用。高频rTMS系统的参数由相关理论分析和仿真计算确定。系统完成后,使用慢性rTMS对SD大鼠进行15d刺激,考察其对大鼠谷氨酸和γ-氨基丁酸能系统的作用。最后,将rTMS系统与踏车训练机同步,研究rTMS对临床脊髓损伤患者康复治疗的作用。测试结果表明:研制的rTMS系统频率为0～15Hz可调,八字(figure-eight)线圈最高磁感应强度为2.5T。动物试验结果表明:慢性rTMS能选择性地调节不同脑区谷氨酸和γ-氨基丁酸含量。临床试验结果表明,rTMS同步踏车训练治疗6周后,训练组患者的运动评分(ASIA)和脊髓损伤步行指数Ⅱ(WISCIⅡ)相比对照组高,两者具有显著性差异。由上述试验结果可知:1)研制的rTMS系统的刺激频率和磁感应强度满足设计要求;2)慢性低频经颅磁刺激可以在某些神经精神疾病类疾病治疗中发挥作用;3)不完全性胸腰段脊髓损伤患者通过经颅磁刺激同步踏车训练后,运动功能恢复可得到一定程度的促进。

一种应用于经颅磁刺激脉冲宽度可调的节能型激励源

为了提高经颅磁刺激系统中激励源的节能率,该文在脉冲宽度可控经颅磁刺激仪(cTMS1)的基础上,提出一种节能型激励源(EEES),并设计EEES电路拓扑结构和开关控制方法。首先,通过控制开关的导通时间,实现脉冲电流宽度的调节。然后,设计电路拓扑结构,实现能量的回收再利用,提高系统的能量利用率。最后,开发EEES实验平台并对系统性能进行测试。实验结果表明,EEES可以产生幅值高达1058A的脉冲电流,可调脉冲宽度范围为5~160μs。与cTMS1激励源相比,EEES能量自损率明显低于cTMS1,节能率高达62.60%~93.21%。因此,该文提出的EEES系统为TMS激励源的发展提供了重要参考。