本實用新型涉及一種采集腦信號的頭套。特別是涉及一種應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套。

背景技術：

經顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)技術是現代腦科學研究的一種技術手段，具有無痛、無創等特點。其原理是通過磁刺激線圈產生磁場并相當程度上無阻礙地通過大腦來引發神經元膜電位的去極化。當前，TMS技術廣泛用于腦認知、腦網絡研究。

TMS結合頭皮腦電(electroencephalography，EEG)已被廣泛應用在腦連接性研究、腦功能研究。TMS會激活局部皮層組織，而EEG在記錄局部腦皮層神經傳導時具有很高的時間分辨率，將兩者結合可以實時、量化分析磁刺激對大腦皮層的改變。然而，現有手段采集到的TMS-EEG信號混雜著不同種類的偽跡信號，部分掩蓋了真正TMS誘發的神經活動信號。已有研究表明電極線的排布方向對TMS-EEG電磁偽跡有較大影響，并已發現刺激線圈長軸與腦電極線成何角度時會使因排布方向產生的偽跡信號降至最小。

TMS和近紅外光譜(near infrared spectroscopy,NIRS)結合為研究腦功能及其連接提供了良好的方法。NIRS是新近出現的一種無創光學成像技術，利用大腦活動時皮質局部所伴隨的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白含量的變化來獲得大腦功能信息。NIRS檢測的光信號與TMS產生的磁信號屬于不同場源，不會相互干擾，可有效地運用于因TMS刺激產生大腦變化的實時測量中。相比于EEG，NIRS具有空間分辨率高、無需耦合劑；不受眨眼、身體輕微運動影響；易與其他技術設備結合使用。不足之處是檢測滯后于神經活動5～8秒，時間分辨率低。

徐保磊等【申請號：201110216299.0】設計了一款在柔性材料上固定有腦電電極和近紅外電極夾持器的光電同步檢測電極帽；張玉瑾等【申請號：201420536387.8】設計了一款由多片與腦部曲率相吻合的并排布有可拆卸的腦電電極和近紅外電極的柔性材料相拼接的頭盔。但現有光電同步檢測腦電極帽因厚度大無法達到TMS刺激要求，加之已有電極帽在TMS下產生偽跡大，無法滿足應用于TMS大腦神經血管耦合機制的研究。金芳等【申請號：20150528606.7】提出了一種利用電場仿真標定感應電場以確定腦電極線與刺激線圈相對位置來用于TMS誘發腦電偽跡去除的方法。基于此，根據應用于TMS下神經血管耦合機制研究的腦電極帽的具體功能要求設計該電極帽，在改良腦電電極和近紅外電極以減小電極帽厚度的同時增加了可調節電極線方向以減少TMS大偽跡的設計，能更好地應用于研究中。

大腦活動復合測量模式具有多參數、多信息、多內在一致性等特點，是國內外大腦活動研究的發展趨勢。應用于TMS下的EEG-NIRS同步聯合檢測電極帽可以將EEG時間分辨率高、NIRS空間分辨率高以及降偽跡設計的優點相結合。兩種技術同步測量TMS下大腦活動變化將為神經血管耦合機制、腦功能區連接研究提供更加全面豐富的腦信息。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套，可以解決腦電采集中磁刺激偽跡影響較大以及現有腦電和近紅外聯合檢測設備無法應用于經顱磁刺激研究等問題。

本實用新型所采用的技術方案是：一種應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套，包括有由柔性網帶構成的能夠覆蓋頭皮的柔性網狀頭套，在所述柔性網狀頭套上的各節點上分別形成有上下貫通的貫通孔，所述的貫通孔內能夠旋轉地插入有腦電電極中空套和近紅外探頭中空套，所述的腦電電極中空套內放置有腦電電極，所述的近紅外探頭中空套內放置有近紅外探頭，其中，腦電電極和近紅外探頭在所述的柔性網狀頭套的分布是每一個所述的腦電電極在沿經線上的柔性網帶上的兩端等間距地各設置有一個所述的近紅外探頭，并且，每一個所述的腦電電極兩端的兩個近紅外探頭中的一個是用于發射紅外線的近紅外探頭，另一個是用于接收紅外線的近紅外探頭。

所述近紅外探頭5距腦電電極2～3厘米設置。

所述柔性網狀頭套的網格為穩定的三角形結構。

所述的腦電電極中空套包括有形成有貫通的中心孔的中空套主體，沿中空套主體外周面向內凹進的形成有一圈用于卡入所述柔性網帶的卡槽，一體形成在中空套主體上端口一側的用于放置連接腦電電極的電極線的電極線放置槽，所述的腦電電極通過耦合劑固定在所述的中空套主體內。

所述的近紅外探頭中空套包括有形成有貫通的中心孔的中空套體，沿中空套體外周面向內凹進的形成有一圈用于卡入所述柔性網帶的外卡槽，一體形成在中空套體上端口一側的用于放置連接近紅外探頭的光纖的光纖放置槽，所述中空套體的內周面上還形成有一周向中心凸出的用于卡住近紅外探頭的凸邊，所述中空套體的底端口形成有一圈向中心延伸的用于隔絕外部光線的干擾以及降低頭發對近紅外光的吸收的柔性隔光環，所述的近紅外探頭通過所述的凸邊固定在所述的中空套體內。

所述的柔性網狀頭套的厚度小于等于2cm。

所述的腦電電極的分布位置采用國際通用的10-20或10-20擴展系統設置。

本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套，所設計的頭套厚度在3厘米以下，能夠有效地應用于經顱磁刺激研究中。所設計的網狀柔性材料因其由多個鏤空三角形連接而成，便于頭發撥出，既降低了頭套高度又提高了近紅外光信號采集質量。同時，穩定的三角形網格設計使得腦電電極位置相對固定，提高采集位置的精度。可調節方向的腦電電極線旋片設計降低了經顱磁刺激下因導線擺放位置產生的偽跡對真實腦電信號的影響。近紅外探頭和近紅外探頭中空套分離的設計即便于特定腦功能區的研究又減少了被試佩戴所有探頭帶來的負擔。近紅外探頭中空套底部的柔性隔光側能很好的撥開頭發露出頭皮，既能隔絕外部光線又能提高近紅外光信號的質量。在按照10-20系統采集腦電信號的同時可以采集到血氧變化信息，為神經血管耦合機制、腦功能區連接研究提供了更加全面豐富的腦信息。本實用新型解決了腦電采集中磁刺激偽跡影響較大以及現有腦電和近紅外聯合檢測設備無法應用于經顱磁刺激研究等問題。

附圖說明

圖1是本實用新型應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套的結構示意圖；

圖2是本實用新型應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套的俯視結構示意圖；

圖3是本實用新型中腦電電極中空套、近紅外探頭中空套與柔性網帶相互結合的結構示意圖；

圖4是本實用新型腦電電極中空套、腦電電極以及柔性網帶相互結合固定的結構示意圖；

圖5是本實用新型近紅外探頭中空套、近紅外電極及柔性網帶相互結合固定的結構示意圖；

圖6是經顱磁刺激下最小偽跡腦電電極線方向示意圖。

圖中

1：柔性網狀頭套 2：柔性網帶

3：腦電電極 4：腦電電極中空套

41：中空套主體 42：卡槽

43：電極線放置槽 5：近紅外探頭

6：近紅外探頭中空套 61：空套體

62：外卡槽 63：光纖放置槽

64：凸邊 65：柔性隔光環

7：頭部

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套做出詳細說明。

如圖1、圖2所示，本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套，包括有由柔性網帶2構成的能夠覆蓋頭皮的柔性網狀頭套1，所述柔性網狀頭套1的網格為穩定的三角形結構。在所述柔性網狀頭套1上的各節點上分別形成有上下貫通的貫通孔，所述的貫通孔內能夠旋轉地插入有腦電電極中空套4和近紅外探頭中空套6，所述的腦電電極中空套4內放置有腦電電極3，所述的近紅外探頭中空套6內放置有近紅外探頭5，從而使數個腦電電極3和近紅外電極5分布于頭套之上。其中，腦電電極3和近紅外探頭5在所述的柔性網狀頭套1的分布是每一個所述的腦電電極3在沿經線上的柔性網帶2上的兩端等間距地各設置有一個所述的近紅外探頭5，并且，每一個所述的腦電電極3兩端的兩個近紅外探頭5中的一個是用于發射紅外線的近紅外探頭，另一個是用于接收紅外線的近紅外探頭。

數個腦電電極3和近紅外電極5分布于柔性網狀頭套1上。本實用新型在應用中被放置于經顱磁刺激線圈下，刺激過程中，刺激線圈下曲面與大腦皮層間的距離應小于5cm。本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套厚度小于等于2cm，可有效應用于經顱磁刺激下神經血管耦合機制研究。

本實用新型中腦電電極3的分布位置采用國際公認10-20或10-20擴展系統。近紅外探頭5的分布位置按照腦電電極A兩端2～3厘米等間距位置排布。

如圖3、圖4所示，所述的腦電電極中空套4包括有形成有貫通的中心孔的中空套主體41，沿中空套主體41外周面向內凹進的形成有一圈用于卡入所述柔性網帶2的卡槽42，一體形成在中空套主體41上端口一側的用于放置連接腦電電極的電極線的電極線放置槽43，所述的腦電電極3通過耦合劑固定在所述的中空套主體41內。腦電電極中空套4通過在柔性網帶2的貫通孔內旋轉達到調整腦電電極3的目的。

腦電電極3耦合在腦電電極中空套4的中空套主體41內，腦電電極線耦合在放置腦電電極線的電極線放置槽43中。從腦電電極3中間孔洞注入耦合劑，耦合劑被空套主體41的中心孔下端邊緣包裹，防止耦合劑外滲，避免導聯相互串通。

如圖3、圖5所示，所述的近紅外探頭中空套6包括有形成有貫通的中心孔的中空套體61，沿中空套體61外周面向內凹進的形成有一圈用于卡入所述柔性網帶2的外卡槽62，一體形成在中空套體61上端口一側的用于放置連接近紅外探頭的光纖的光纖放置槽63，所述中空套體61的內周面上還形成有一周向中心凸出的用于卡住近紅外探頭5的凸邊64，所述中空套體61的底端口形成有一圈向中心延伸的用于隔絕外部光線的干擾以及降低頭發對近紅外光的吸收的柔性隔光環65，所述的近紅外探頭5通過所述的凸邊64固定在所述的中空套體61內。近紅外探頭中空套6通過在柔性網帶2的貫通孔內旋轉達到調整近紅外探頭5的目的。

近紅外探頭5耦合在近紅外探頭中空套6的中空套體61的中心孔內，中空套體61內側的凸邊64與近紅外探頭5相互耦合，近紅外探頭5光纖耦合在光纖放置槽63中，近紅外探頭5下方在插入中空套體61的中心孔內的過程中擠壓柔性隔光環65，使柔性隔光環65向外圍擠壓，從而將接觸到的頭發撥開，露出足夠照射到近紅外光的頭皮，在遮蔽外界光信號干擾的同時保證信號質量。

本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套在應用中被放置于經顱磁刺激線圈下，刺激過程中，刺激線圈下曲面與大腦皮層間的距離應小于5cm。由于本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套厚度不大于2cm，可有效應用于經顱磁刺激下神經血管耦合機制研究。

本實用新型的應用于經顱磁刺激的光電聯合采集腦信號的頭套，近紅外探頭5所測量的位置跟腦電電極3的測量位置有相關性。如圖3所示，位于腦電電極3一側的用于發射紅外線的近紅外探頭和位于腦電電極3另一側的用于接收紅外線的近紅外探頭所探測的區域位于兩個近紅外探頭中空套6連線中心之下1厘米處。所測位置實際為腦電電極中空套4的下方1厘米處(即A點)的大腦皮層區域；腦電電極3的測量區域為大腦皮層上以點A為中心，直徑4cm范圍內，采集大腦神經元電活動信號，是神經元放電活動的綜合反映。

如圖6所示為經顱磁刺激下最小偽跡腦電電極線方向示意圖。為滿足把經顱磁刺激下因導線方向所產生的偽跡降到最小，腦電電極線的方向可通過轉動腦電電極中空套4進行改變。光纖方向則根據處理數據的設備位置或其他具體需要進行改變。與TMS刺激點處的回成90度，回與中央溝成45度，此時將光纖方向調節為X/Y方向可將經顱磁刺激下因導線方向所產生的偽跡降到最小。