腦深部電刺激中的平面線圈信號耦合技術

　　本文討論一種新型腦起搏器——外置式腦起搏器，這種腦起搏器在傳統(tǒng)腦起搏器的基礎上進行了改進，將信號發(fā)生裝置、控制裝置以及電源全部移至體外，顱內只留下刺激電極。這種設計的優(yōu)點是避免了鎖骨下方的創(chuàng)口，同時避免了大量的導線在體內通過，減少了感染的危險，最大程度減少了病人的痛苦。體外脈沖發(fā)生器的隨意更換使患者不再受電池電量的制約，使用起來更加方便、輕松。

　　系統(tǒng)設計

　　外置式腦起搏器利用線圈可以耦合交流信號的特性來傳遞刺激信號。系統(tǒng)分為兩部分，分別位于人腦頭頂頭皮的兩側，體外部分包括信號發(fā)生器、控制器、電源和顯示裝置，體內部分主要為刺激器，系統(tǒng)框圖見圖1。兩個相對獨立的部分由一對線圈連接起來，將刺激信號由體外耦合至體內的刺激器。外置式腦起搏器在給患者帶來使用上方便的同時，也給設計帶來了一定的挑戰(zhàn)。由于信號是經過頭皮傳輸過去的，所以要保證顱內接受到的脈沖信號的波形和功率能夠達到治療的要求。

　　腦內線圈(次級線圈)與腦外線圈(初級線圈)

　　次級線圈為需要和刺激電極相連的線圈，由于次級線圈要植入人腦內，所以需采用特殊形狀線圈以節(jié)省空間，希望線圈越小越薄越理想。本文設計的為一平面圓盤形線圈，理論上使線圈繞制成單層，猶如蚊香的形狀，但考慮到實際繞制時的技術原因，將線圈分為了10層平面圓盤，每層100匝。選用線徑為0.06mm的漆包線，所以整個線圈厚度也只有0.6mm，外徑d1=30mm，內徑d2=18mm。

　　由于初級線圈可以放在大腦頭皮外側，所以對初級線圈大小和形狀的要求不如上述次級線圈嚴格，只要做到盡量小和盡量薄就可以了。設計的初級線圈為800匝，由線徑為0.2mm的漆包線繞制而成，也盡量繞成平面原盤形，可以允許一定的厚度。經測量，線圈厚度為5mm，外徑d1=20mm，內徑d2=12mm。