、超声发射/接收控制系统603、主控计算机604、MRI控制系统605及电源管理系统606。
[0133]电源管理系统606为医学影像设备601、MRI系统602、超声发射/接收控制系统603、主控计算机604及MRI控制系统605供电。
[0134]主控计算机604连接医学影像设备601、超声发射/接收控制系统603及MRI控制系统605，MRI系统602连接MRI控制系统605。
[0135]MRI系统602内部设有超声换能器阵列607、头部固定和定位装置608，头部固定和定位装置608用于固定头部，超声换能器阵列607设置在头部固定和定位装置608的周围，并连接超声发射/接收控制系统603。
[0136]医学影像设备601用于拍摄人或动物的头部图像，并根据人或动物的头部图像重建出头部三维数字模型。具体地，利用医学影像设备601对需要进行超声深脑刺激的动物或人进行头部三维磁共振成像扫描和三维CT成像扫描，得到图像数据，并将获得的图像数据进行三维重建和配准，建立起动物或人的包括颅骨和脑部组织结构、密度及声学参数的头部三维数字模型，然后将该头部三位数字模型导入主控计算机604。
[0137]主控计算机604可以根据该头部三维数字模型，得到颅骨和脑组织的结构及密度，然后根据颅骨和脑组织的结构及密度推算头部的声学参数，该声学参数包括但不限于声速、衰减系数。
[0138]主控计算机604还可以根据超声换能器阵列的结构形状和声学参数信息，建立超声换能器阵列的三维数字模型。
[0139]主控计算机604中安装有超声时间反演仿真软件，将超声换能器阵列的三维数字模型，颅骨和脑组织的结构、密度及声学参数，超声换能器阵列的结构、密度及声学参数输入到超声时间反演仿真软件，得到超声发射序列具体如下:
[0140]根据实际空间位置对头部三维数字模型及所述超声换能器阵列的三维数字模型的虚拟空间位置进行调整，在需要聚焦的一个或多个位置放置虚拟声源，并仿真所述虚拟声源所发出的超声波在头部三维数字模型中的传播状态，当超声波传播到超声换能器阵列所处的虚拟空间位置时，仿真超声波在超声换能器阵列表面的声强信号和声压信号，根据声强信号和声压信号以及超声换能器阵列的压电转换参数仿真出超声换能器阵列的电压信号。对所述电压信号进行时间反演，生成第一时间反演信号，作为超声发射序列。该电压信号按时间前后顺序翻转后，再用来激励超声换能器阵列，所产生的超声波会在放置虚拟声源的一个或多个位置聚焦。
[0141]得到该超声发射序列之后，主控计算机604向超声发射/接收控制系统603发出超声深脑刺激指令。
[0142]超声发射/接收控制系统603接收该超声深脑刺激指令，根据该超声深脑刺激指令控制超声换能器阵列按照超声发射序列向待刺激的脑部神经核团发射超声波实施超声神脑刺激。
[0143]MRI控制系统605控制MRI系统602实时监测超声聚焦点的实际位置和形状，根据频率、脉冲持续时间、脉冲长度、脉冲重复频率及强度，可以调整超声发射序列。
[0144]在一实施例中，图6中所示的超声深部脑刺激还系统包括:3D打印机、水槽及声源，图中未示出。3D打印机用于根据所述头部三维数字模型打印出颅骨模型，水槽由于放置所述颅骨模型及超声换能器阵列，声源放置在待聚焦位置，用于向放置于水槽中超声换能器阵列发出超声波。
[0145]MRI系统602采用了射频线圈609及梯度线圈610。对于射频子系统(射频线圈)，需要用到基于多通道射频发射和接收的快速并行成像技术。对于梯度子系统(梯度线圈)，相对于临床系统需要显著提高其梯度强度、梯度上升率，同时具有良好的稳定性和较低的噪声。
[0146]在一实施例中，超声换能器阵列的形状包括:平板、球面及弧面等，本发明不以此为限。
[0147]图1及图4所示的超声深部脑刺激方法均可以用于该超声深部脑刺激系统，图1所示的超声深部脑刺激方法无需用到3D打印机及水槽，图4所示的超声深部脑刺激方法需要用到3D打印机及水槽。
[0148]本发明提出一种新的安全有效、非入侵超声深脑刺激方法及系统，可以实现定点特异性神经网络调控、多点网络神经调控以及神经调控的物理机制研宄，有助于开发中枢神经疾病的潜在疗法，也为探索正常人脑功能，理解认知、决策与思维、精确掌握神经环路活动带来了强有力的新工具。因此，超声深脑刺激方法及系统有望成为神经科学和脑疾病研宄的重要科学仪器。
[0149]本发明的超声深脑刺激系统可以与MRI成像系统兼容，利用fMRI实时监测超声神经调控信息(焦点、结构功能、Bold信号等)，同时实现定点特异性神经网络调控、多点网络神经调控，进一步实现超声神经调控对神经回路的调控作用及调控机制(声辐射力、声流、shock wave、空化效应等)研宄。
[0150]本发明超声深脑刺激方法及系统可以实现超声神经调控物理机制研宄:通过调整超声参数(频率、PRF、强度、脉冲持续时间等)实现不同的神经调控功能(实现不同程度的刺激或抑制神经兴奋性，通过神经调控实现所期望的人体身体或情绪上的不同反应，对不同的神经性疾病产生针对性的治疗效果等).
[0151]本发明超声深脑刺激方法及系统可以实现个性化特异性神经调控:同一种神经性疾病即使在不同患者身上也会有所差别，单一的神经调控措施并不能全部适用，本发明通过整合磁共振、CT等医学影像信息，建立个性化的头部三维数字模型指导神经调控过程(定位和导航等)，并利用各种功能性医学影像方法对调控效果进行观测、评估和调节，因此可以实现对患者的个性化特异性神经调控。
[0152]本发明超声深脑刺激方法及系统可以实现多点环路水平调控:所使用的利用超声时间反演原理获得实现穿颅聚焦的超声发射序列的方法，创新性的可以实现对神经环路上多个关键节点的同时或先后刺激，或者对整个神经环路实现一片连续区域上的同时或先后刺激。
[0153]本发明的超声深脑刺激方法及系统可以实现精确控制神经调控刺激范围:由于时间反演方法依然会在非期望聚焦区域形成一定强度的声场分布，对这些不希望刺激的区域，可以通过上述方法，先放置虚拟声源以得到时间反演信号，再发射负相位的时间反演超声信号，对该区域的声场强度进行消除处理，可以进一步提高靶向神经调控的准确性、有效性和安全性。
[0154]本发明的超声深脑刺激系统可以实现拥有远远超过常见超声成像设备的硬件规模，可实现I万通道超声信号的发射和接收，每个通道独立控制，且突破性的采用任意波形激励发射完成对超声信号的时间反演。
[0155]本发明基于磁共振成像的超声焦点定位技术特点，使用I维成像技术，可以避免宏观运动对位移监测造成干扰；运动敏感梯度要与超声作用同步，运动敏感梯度可以加在空间中任意方向；位移图精度正比于图像信噪比。
[0156]本发明采用磁共振图像引导和无创温度测量技术，决定了超声深脑刺激与调控效果的精度。本发明对于射频子系统(射频线圈)，用到了基于多通道射频发射和接收的快速并行成像技术。对于梯度子系统(梯度线圈)，相对于临床系统需要显著提高其梯度强度、梯度上升率，同时具有良好的稳定性和较低的噪声。
[0157]综上所述，本发明的超声深脑刺激方法及系统，可以提供较高的空间分辨率(I?2_)，可以无创穿过颅骨进入深脑区域。利用超声时间反演方法可以获得发射穿颅聚焦超声所需要的最优超声发射序列，并通过磁共振成像系统实时监测超声聚焦点的实际位置和形状，根据时间情况来调整发射序列(频率、脉冲持续时间、脉冲长度、脉冲重复频率、强度等)，实现对靶向区域调控。
[0158]本发明在二维平面中利用超声时间反演软件获得了实现穿颅聚焦所需超声发射序列的方法的仿真实验。实验结果如图7A及图7B所示，图7A中(0，40)处的小圆点为虚拟声源的初始位置，图7B为利用时间反演方法仿真实现的超声聚焦效果；图上边框为1024阵元线阵超声换能器阵列。图7A及图7B中灰色部分为由CT扫描图像重建出的颅骨模型，并根据颅骨和脑组织的结构及密度推算头部的声学参数，然后导入仿真软件中设置为二维平面对应计算节点的相应数值。从仿真结果看，尽管经过时间反演发射后，超声聚焦点的横向和纵向尺寸都比原声源尺寸有所增加，但能量大部分依然集中在预计位置，可以满足精确定点刺激和保证周围其他区域受到较小影响的双重要求。只要将该方法从二维平面扩展到三维空间数字模型中，即可满足本发明的需要。
[0159]在超声刺激小鼠颅脑诱导动作响应的实验方面:麻醉后的小鼠，头颅顶部去毛，固定于脑立体定位仪。超声换能器阵列由脑立体定位仪精确定位，并贴近颅骨向运动皮层辐射脉冲超声。超声的刺激，能同步诱发小鼠产生肢体动作响应。
[0160]本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0161]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0162]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0163]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0164]本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不