腦深部電刺激中的平面線(xiàn)圈信號耦合技術(shù)

　　磁芯和磁罐

　　由于鐵磁材料的磁導率很大，所以鐵芯具有使磁場(chǎng)集中到其內部的作用。為了使信號的傳輸效率最大，可以在線(xiàn)圈周?chē)由洗殴藁騼炔糠胖么判?，以增加初次級線(xiàn)圈之間的互感，提高耦合效率。如果使兩個(gè)線(xiàn)圈同時(shí)經(jīng)過(guò)一根鐵芯，可以使次級線(xiàn)圈得到信號的幅度為最大，但由于兩個(gè)線(xiàn)圈分別位于頭顱兩側，因此需分別使用一對彼此分離的鐵磁材料互相配合來(lái)增加互感。

　　信號耦合

　　本文中所討論的平面圓盤(pán)形線(xiàn)圈耦合技術(shù)，是首次將線(xiàn)圈能夠耦合交流信號這一特點(diǎn)用在腦深度電刺激之中，耦合到的信號否能滿(mǎn)足治療帕金森病的刺激強度是研究的關(guān)鍵。在腦深度電刺激的治療中，刺激的強度和頻率依刺激的部位不同而不同[9]，但大致的范圍如下。

　　刺激頻率：100～250Hz

　　脈沖寬度：60～210μs(平均脈寬為150μs)

　　電壓幅值：1~3.75V(平均2.025V，最高可達10.5V)

　　主要刺激部位：雙側丘腦底核(STN),其他部位還包括內側蒼白球腹后部(Gpi)和丘腦腹外側核的腹中間核(Vim)[10]

　　因此只要次級線(xiàn)圈接收到的信號在額定的負荷下達到上述強度，即可滿(mǎn)足要求。

　　電路設計

　　電路設計要考慮到刺激系統的魯棒性，即兩級線(xiàn)圈在一定范圍內發(fā)生相對位置變化時(shí)仍能保證輸出刺激參數有效的特性。因此，在本電路中選擇各參數如下：初級線(xiàn)圈為800匝，信號產(chǎn)生電路為一三極管開(kāi)關(guān)電路，使初級線(xiàn)圈產(chǎn)生一個(gè)頻率為130.7Hz、幅度為5V脈沖信號，脈沖寬度需根據次級線(xiàn)圈的脈沖寬度調節，實(shí)驗選定在1.65ms。次級線(xiàn)圈為1000匝，負載為丘腦底核(STN)的平均阻抗1kΩ，次級線(xiàn)圈接收到的信號頻率為130.9Hz，脈沖寬度120ms，峰峰值根據有無(wú)鐵芯、線(xiàn)圈之間距離以及偏心距的不同而不同。