本發(fā)明涉及經(jīng)顱電流刺激技術(shù)，具體涉及一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

經(jīng)顱電流刺激包括經(jīng)顱微電流刺激(Cranial electrotherapy stimulation，簡稱CES)和經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation，tDCS)等，是一種與傳統(tǒng)藥物治療、電抽搐治療完全不同的治療方法，由于與藥物治療相比，該治療方法不存在任何副作用，且療效穩(wěn)固，因而在歐美等其它國家已被普遍使用，作為治療焦慮、抑郁、失眠及兒童相關(guān)疾病的一種安全、有效的治療方法。

經(jīng)顱微電流刺激包括主機和一對治療電極，使用時把電極貼在耳垂上，微電流經(jīng)耳垂傳導(dǎo)到大腦，通過在人體的頭部施加合適的電壓或電流，在整個頭部或者局部產(chǎn)生電場或微電流，刺激大腦，改變患者大腦異常的腦電波，進而影響腦組織內(nèi)的神經(jīng)興奮性,改善神經(jīng)傳導(dǎo)功能，促使大腦分泌一系列與焦慮、抑郁、失眠等疾病存在密切聯(lián)系的神經(jīng)遞質(zhì)和激素，以此實現(xiàn)治療或者輔助治療某些頭部的疾病以及神經(jīng)性和精神性疾病。

經(jīng)顱直流電刺激是一種非侵入性調(diào)節(jié)大腦皮層興奮性的技術(shù)，利用恒定、低強度直流電(1～2mA)調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元活動。tDCS包括兩個不同的電極及其供電電池設(shè)備，外加一個設(shè)置刺激類型的輸出的控制裝置，以微弱極化直流電作用于大腦皮質(zhì)。經(jīng)顱直流電刺激方式包括陽極刺激、陰極刺激和偽刺激。其中，陽極刺激通常能增強刺激部位神經(jīng)元的興奮性，陰極刺激則降低刺激部位神經(jīng)元的興奮性。與其他非侵入性腦刺激技術(shù)如經(jīng)顱電刺激和經(jīng)顱磁刺激不同，tDCS不是通過閾上刺激引起神經(jīng)元放電，而是通過調(diào)節(jié)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的活性而發(fā)揮作用。在神經(jīng)元水平，tDCS對皮質(zhì)興奮性調(diào)節(jié)的基本機制是依據(jù)刺激的極性不同引起靜息膜電位超極化或者去極化的改變，靜息膜電位的極化是tDCS刺激后即刻作用的主要機制。

可見，電極在經(jīng)顱電流刺激中是十分重要的，電極極性的改變將對刺激部位神經(jīng)元的興奮性帶來不同影響，因此電極極性變化與電流大小變化一樣都屬于經(jīng)顱電流刺激的控制裝置必不可少的部分。目前對于電極的控制多側(cè)重于定位以及電流大小，如中國發(fā)明專利公開號CN102698360A公開了一種高聚焦性多通道經(jīng)顱直流電刺激裝置和控制方法，其中，該裝置包括tDCS電極陣列、電源與控制單元；其中，tDCS電極陣列為基于10-20國際電極放置法在頭顱表面設(shè)置的多通道的圓形導(dǎo)電電極，該電極陣列中各通道電極與電源之間分別通過獨立的控制單元連接，各通道電極極性以及電流強度由這些獨立的控制單元分別控制。在該方案中，其控制方法著重如何結(jié)合MRI圖像進行精確定位tDCS刺激，根據(jù)MRI圖像分析結(jié)果決定電極的極性變化，并沒有記載控制單元如何控制才實現(xiàn)電極極性變化，而傳統(tǒng)的電極的極性變(電路交換或者分組交換)采用尋址方式，只能通過切換不同的預(yù)設(shè)模式改變極性，每次切換每個電極極性不能按照用戶的實際治療方案進行個性化的自由組合、動態(tài)切換，降低治療效果，也不利于電極極性變化的遠程控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有經(jīng)顱電流刺激控制方案在實現(xiàn)電極極性時只能通過切換不同的預(yù)設(shè)模式改變極性，每次切換每個電極極性不能按照用戶的實際治療方案進行個性化的自由組合、動態(tài)切換，降低治療效果，也不利于電極極性變化的遠程控制問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制裝置，包括：

解碼模塊，讀取編碼文件，解析出指令時間序列流和參數(shù)特征時間序列；

D/A轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)參數(shù)特征時間序列按照時間順序輸出相應(yīng)大小、頻率和波形的電信號；

控制信號模塊，根據(jù)指令時間序列流按照時間順序輸出控制每個電極按時間順動態(tài)切換的電極極性控制信號；

電路交換模塊，根據(jù)不同時刻的電極極性控制信號切換電極正、負極性，并根據(jù)所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出的電信號向每個電極輸出此刻相應(yīng)大小電流。

在上述控制裝置中，所述參數(shù)特征包括電流、電壓、頻率和波形參數(shù)特征。

在上述控制裝置中，所述指令時間序列流是由“0”和“1”組成的真值表，描述了每個電極之間按時間順序的電極極性動態(tài)協(xié)作，“0”代表對應(yīng)電極在該時刻為負極，“1”代表對應(yīng)電極在該時刻為正極；

所述真值表包括在時間上連續(xù)的N個第一時間單元，N個所述第一時間單元之和為每次治療的時間，在每個所述第一時間單元內(nèi)包括表示在該時間單元內(nèi)每個電極極性的代碼。

在上述控制裝置中，所述參數(shù)特征時間序列是PCM編碼的波形文件。

在上述控制裝置中，所述參數(shù)特征時間序列描述了每個電極之間按時間順序的電極參數(shù)動態(tài)協(xié)作；

所述參數(shù)特征時間序列包括與所述真值表每個第一時間單元時間順序一致的N個第二時間單元，每個所述第二時間單元包括表示在該單元時間內(nèi)加載電壓特征的代碼。

在上述控制裝置中，電極極性控制信號，至少將一路電極切換為正極和負極，形成一個正極加一個負極、一個正極加多負極、多正極加多負極以及多正極加一個負極的刺激模式。

在上述控制裝置中，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出的電壓為正電壓、0電壓、負電壓；所述電路交換模塊允許正電壓、0電壓以及負電壓通過電路。

在上述控制裝置中，在每個電極與所述電路交換模塊的連接端設(shè)有選擇開關(guān)，所有電極對應(yīng)的所述選擇開關(guān)第一固定觸點連接所述電路交換模塊輸出電流正極端，第二固定觸點連接所述電路交換模塊輸出電流負極端；所述電路交換模塊根據(jù)多路電極極性控制信號控制每個電極對應(yīng)的所述選擇開關(guān)的動作端與第一固定觸點或第二固定觸點連接。

在上述控制裝置中，還包括通訊模塊和設(shè)置在終端的編碼文件編輯模塊；

用戶通過所述編碼文件編輯模塊對本次治療方案進行編輯，得到包含相應(yīng)指令時間序列流和參數(shù)特征時間序列的編碼文件，并通過所述通訊模塊發(fā)送給所述解碼模塊，對該編碼文件進行解析。

本發(fā)明還提供了一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

從編碼文件中解析出指令時間序列流和參數(shù)特征時間序列；

根據(jù)參數(shù)特征時間序列和指令時間序列流分別按照時間順序輸出相應(yīng)大小、頻率、波形的電信號和控制每個電極按時間順序動態(tài)切換的電極極性控制信號；

根據(jù)不同時刻的電極極性控制信號切換電極正、負極性，并根據(jù)電信號向每個電極輸出此刻相應(yīng)大小電流。

本發(fā)明通過將用戶指令或治療方案編輯為編碼文件，實現(xiàn)在一次設(shè)定中電極極性的動態(tài)切換和電流、電壓、頻率等參數(shù)的即時變化，通過數(shù)據(jù)文件實現(xiàn)程序化控制，實現(xiàn)對經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的遠程控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中指令時間序列流的真值表結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中參數(shù)特征時間序列的PCM編碼的波形文件的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為本發(fā)明提供的一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做出詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明公開一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制裝置，包括：

解碼模塊10，讀取編碼文件，解析出指令時間序列流和參數(shù)特征時間序列；在本發(fā)明中，參數(shù)包括經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)電流、電壓、頻率、波形等參數(shù)，即編碼文件中還包含描述經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)電流、電壓、頻率、波形等參數(shù)特征時間序列，同樣可以由解碼模塊10解析出解碼出來，通過D/A轉(zhuǎn)換模塊20轉(zhuǎn)換為電流信號，由電路交換模塊30輸出相應(yīng)的電壓和頻率信號給電極，導(dǎo)入用戶皮膚。而指令時間序列流是由“0”和“1”組成的真值表，“0”代表對應(yīng)電極在該時刻為負極，“1”代表對應(yīng)電極在該時刻為正極，如圖2所示，真值表描述了每個電極之間按時間順序的電極極性動態(tài)協(xié)作，包括在時間上連續(xù)的N個第一時間單元，N個第一時間單元之和為總的治療時間，在每個第一時間單元內(nèi)包括表示每個電極在該段時間內(nèi)的電極極性的代碼“0”或“1”；參數(shù)特征時間序列是PCM編碼的波形文件，描述了每個電極之間按時間順序的電極參數(shù)動態(tài)協(xié)作(如圖3所示)，參數(shù)特征時間序列包括與真值表每個第一時間單元一致的N個第二時間單元，每個第二時間單元包括表示每個電極在該段時間內(nèi)加載電壓的參數(shù)特征代碼。

D/A轉(zhuǎn)換模塊20，根據(jù)參數(shù)特征時間序列按照時間順序輸出相應(yīng)大小、頻率和波形的電信號；

控制信號模塊30，根據(jù)指令時間序列流按照時間順序輸出控制每個電極的電極極性控制信號，控制每個電極按時間順序動態(tài)切換極性；

電路交換模塊40，根據(jù)不同時刻的電極極性控制信號切換電極正、負極性，并根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換模塊20輸出的電信號向每個電極輸出此刻相應(yīng)大小電流。

在本發(fā)明中，控制信號模塊30根據(jù)指令時間序列流輸出控制多個電極不同時刻極性的多路電極極性控制信號，電路交換模塊40根據(jù)每路電極極性控制信號控制對應(yīng)電極極性，實現(xiàn)每個電極極性的實時動態(tài)切換。

本發(fā)明的電極極性控制信號，至少將一路電極切換為正極和負極，形成一個正極加一個負極、一個正極加多負極、多正極加多負極以及多正極加一個負極的經(jīng)顱電流刺激方案，使經(jīng)顱電流刺激方案能夠根據(jù)每個用戶的個性化治療方案進行極性的自由組合。

在本發(fā)明中，D/A轉(zhuǎn)換模塊可輸出的電壓可以為正電壓、0電壓和負電壓；相應(yīng)的，電路交換模塊40允許正電壓、0電壓以及負電壓通過電路。

在本發(fā)明中，在每個電極與電路交換模塊40的接入端設(shè)有選擇開關(guān)，所有電極對應(yīng)的選擇開關(guān)第一固定觸點連接電路交換模塊40輸出電流正極端，第二固定觸點連接電路交換模塊40輸出電流負極端，電路交換模塊40根據(jù)電極極性控制信號控制每個電極對應(yīng)的選擇開關(guān)的動作端與第一固定觸點或第二固定觸點連接，實現(xiàn)電極極性切換。

在本發(fā)明中，還包括設(shè)置在終端(智能手機、個人電腦等)的編碼文件編輯模塊和通訊模塊；用戶(醫(yī)生或病患監(jiān)護人)通過編碼文件編輯模塊對本次治療方案進行編輯，得到包含相應(yīng)指令時間序列流和參數(shù)特征時間序列的編碼文件，并通過通訊模塊發(fā)送給解碼模塊10，對該編碼文件進行解析，實現(xiàn)遠程控制。

如圖4所示，本發(fā)明提供的一種經(jīng)顱電流刺激系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1、從編碼文件中解析出指令時間序列流和參數(shù)特征時間序列；

步驟2、根據(jù)參數(shù)特征時間序列和指令時間序列流分別按照時間順序輸出相應(yīng)大小、頻率、波形的電信號和控制每個電極按時間順序動態(tài)切換的電極極性控制信號；

步驟3、根據(jù)不同時刻的電極極性控制信號切換電極正、負極性，并根據(jù)電信號向每個電極輸出此刻相應(yīng)大小電流。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。