脉冲磁场刺激仪(TMS)系统由哪些构成呢?



TMS设备是一种使用高压储能电容器瞬时放电磁场线圈以产生脉冲磁场的设备,脉冲磁场作用于神经系统以产生刺激。目前用于治疗的常见TMS设备主要包括三个部分:刺激主机、刺激线圈和冷却系统。




刺激主机

 



经颅磁刺激仪的主机电路都由充电电路、 储能电容、脉冲控制电路以及可控硅开关几部分构成。TMS设备产生高强度、快速时变的脉冲磁场主要靠高压储能电容充电后向刺激线圈放电, 由线圈产生的时变磁场,其变化率可达到几万特斯拉 / 秒(几十 kT/s)。

 


刺激线圈

 


磁场刺激线圈是 TMS 的关键部件,磁刺激的强度、作用深度、刺激范围、聚焦特性都与刺激线 圈有很大的关系,涉及线圈的几何形状、大小、电流方向、冷却方式、厚度与重量、空心线圈与铁心线圈。为科研设计的线圈要求外形重量一样的真刺激与伪刺激线圈,以便随机双盲对照的需要。

 

8字形线圈

 



8字形线圈是在一个平面上把两个圆 形线圈边靠边放置,一个线圈的电流方向顺时针, 另一个为逆时针方向,两线圈中间连接处的电流方向一致,线圈的匝数相加,磁场强度与方向也叠加在一起,所以中间联合处的磁感应强度最大,刺 激面积小,刺激深度比较浅,有聚焦刺激的作用。 一般用于科研和要求定位比较严格的功能区制图,也可以用于治疗,但刺激面积与刺激强度比较小。




圆形线圈  



自从 1985 TMS 诞生到现在 一直都在使用的线圈,刺激面积大,同等的输出刺激作强,很容易引出运动诱发电位,也适合于刺 激外周神经。用于常规检查和治疗,在高频刺激时,由于线圈作用面积大,容易对神经刺激产生时 间和空间叠加作用,达到强刺激的效果。

 

 

 

双锥形线圈 





由两个电流方向相反的圆形 线圈大约成 90 度的角度靠在一起,中间点的磁场向量叠加后大于平面的“8”字形线圈,线圈按一 般人头颅大小与弧面,尽量与头型吻合,局部刺激

的强度高,聚焦性不如“8”字形线圈,最大特点是刺激深度大,适合于直接刺激支配盆底肌、下肢肌肉的运动皮质,可用于脊髓手术的监控。


伪线圈

 



为了检验 TMS 的刺激效果,临床需要做双盲实验,需要有与真线圈一样的伪线圈作为对照。

 

英智TMS伪刺激系统将真伪刺激线圈组集成在同一线圈内,设备通过读取IFM刺激卡的属性智能切换真伪输出。伪刺激线圈采用特殊缠绕工艺,外加物理屏蔽层,可实现同等输出强度下,到达刺激靶点磁感应强度接近于0。可实现真正的随机、双盲、多中心研究,满足临床研究中对结果准确性、可靠性和一致性的要求。英智TMS伪刺激系统除了克服不能实现单面实行真伪刺激实验的缺陷外,还建立了智能化随机分组及智能化真伪刺激输出方案。

 



冷却系统

 

经颅磁刺激设备产生高强度、快速时变的脉冲磁场,根据能量守恒定律,在这个转化过程中电能不能完全转化成磁能,损失的能量最终以热能的形式进行释放。在不同的发展阶段,出现了自然冷却、风冷、液体外冷和液体内冷等多种散热方式

 


频率越高、连续刺激的时间越长,线圈拍表面产生的热量就更高。按照医疗设备安全标准,TMS磁场刺激线圈是有可能接触到人体的部件,其表面温度应该控制在40℃以下,且必须安装温控装置。所以,超强的冷却系统是检验经颅磁刺激仪能够安全稳定长时间连续工作的核心标准。




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