1.本发明涉及超声和光视觉刺激技术领域，具体涉及一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统及方法。
背景技术：
2.阿尔兹海默症、帕金森等精神类疾病的发病率在逐年增加，对精神疾病的治疗已引起了社会各个方面的关注和重视，成为我国重大的公共卫生问题。传统的药物治疗能给神经精神疾病带来一定程度上的治疗效果，但效果不明显并且有不良反应。为了克服药物治疗所存在的问题，近年来，各种神经调控技术不断发展并被广泛应用于神经精神疾病的控制和治疗。
3.超声波在医学上的应用非常广泛，包括诊断影像学超声和治疗性超声，诊断影像学超声的频率范围为1-15兆赫兹，而治疗性超声的频率一般在1兆赫兹左右。由于其物理特性，超声可以通过脉冲或连续波形传输到组织中，并且可以通过热和非热(机械)机制影响生理活动。大量实验已经证实超声波可以根据其不同频率、强度以及调制方式的不同组合起到增强或者抑制神经活动的效果，实现对神经的调控作用。另外，近年来光刺激也被认为是有效的神经调节技术。
4.然而在过去的研究或专利中大都是单一的超声刺激(如经颅超声刺激)或光刺激下的实验研究，且大多系统都以开环模式提供刺激，即刺激系统只能按照预先设定的参数发出固定参数的刺激信号，而不能根据实时的生理电信号做出相应调整。
技术实现要素：
5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统，包括：
6.超声刺激单元，所述超声刺激单元用于发出超声波，所述超声波用于刺激视觉神经；
7.光刺激单元，所述光刺激单元用于发出光波，所述光波配合所述超声波刺激视觉神经；
8.采集单元，所述采集单元的输入端用于和神经组织相接触，采集神经组织的生理电信号，并将所述生理电信号转换为生理数字信号，所述生理数字信号包含有所述神经组织的实际脑电特征值；
9.控制单元，所述控制单元的输入端和所述采集单元的输出端电连接，所述控制单元的输出端分别和所述超声刺激单元及所述光刺激单元的控制端电连接；所述控制单元配置用于：响应于所述生理数字信号，控制所述超声刺激单元调整其所发出的超声波频率、控制所述光刺激单元调整其所发出的光波频率，以使所述实际脑电特征值达到预设脑电特征值。
10.根据本技术实施例提供的技术方案，所述超声刺激单元包括：
11.信号发生器，所述信号发生器的输入端和所述控制单元电连接；
12.频射功率放大器，所述频射功率放大器的输入端和所述信号发生器的输出端电连接；
13.聚焦超声换能器，所述聚焦超声换能器的输入端和所述频射功率放大器的输出端电连接，所述聚焦超声换能器的输出端用于向视觉神经组织发射超声波。
14.根据本技术实施例提供的技术方案，所述光刺激单元包括：
15.led驱动器，所述led驱动器的输入端和所述控制单元电连接；
16.led光源，所述led光源的输入端和所述led驱动器的输出端电连接，所述led光源的输出端用于向视觉神经组织发射光波。
17.根据本技术实施例提供的技术方案，所述采集单元包括：
18.差分放大器，所述差分放大器的输入端和神经组织连接；
19.信号采集卡，所述信号采集卡的输入端和所述差分放大器的输出端电连接，所述信号采集卡的输出端和所述控制单元电连接。
20.根据本技术实施例提供的技术方案，所述控制单元包括计算机，所述计算机内安装有labview控制软件。
21.根据本技术实施例提供的技术方案，所述差分放大器的输入端连接有微丝电极，所述微丝电极用于和神经组织相接触。
22.根据本技术实施例提供的技术方案，所述控制单元向所述信号发声器发出的控制信号的频率范围为1hz～10mhz。
23.根据本技术实施例提供的技术方案，所述信号发生器产生的脉冲信号基波频率为0.35mhz～0.7mhz。
24.根据本技术实施例提供的技术方案，所述聚焦超声换能器内沿其轴线方向开设有空腔，所述空腔内用于安装led光源。
25.第二方面提供一种闭环式超声-光联合视觉刺激方法，利用如上所述的一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统对视觉神经进行刺激。
26.有益效果：
27.由于一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统，包括：超声刺激单元，所述超声刺激单元用于发出超声波，所述超声波用于刺激视觉神经；光刺激单元，所述光刺激单元用于发出光波，所述光波配合所述超声波刺激视觉神经；采集单元，所述采集单元的输入端用于和神经组织相接触，采集神经组织的生理电信号，并将所述生理电信号转换为生理数字信号，所述生理数字信号包含有所述神经组织的实际脑电特征值；控制单元，所述控制单元的输入端和所述采集单元的输出端电连接，所述控制单元的输出端分别和所述超声刺激单元及所述光刺激单元的控制端电连接；所述控制单元配置用于：响应于所述生理数字信号，控制所述超声刺激单元调整其所发出的超声波频率、控制所述光刺激单元调整其所发出的光波频率，以使所述实际脑电特征值达到预设脑电特征值。所以通过超声刺激单元和光刺激单元对视觉神经的双重刺激，能够高效的对视觉神经进行刺激。通过采集单元和控制单元，实现对神经组织的生理电信号的采集，便于控制单元对超声刺激单元发出的超声波的频率和光刺激单元发出的光波的频率进行调整，能根据实时的神经组织的生理电信号做出相应的刺激调整，以实现对视觉神经的闭环刺激，以使神经组织的实际脑电特征值达到预设的脑
电特征值。该系统操作简单，信号采集稳定。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统的结构框图；
30.图2为一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统的超声波刺激和光波刺激示意图；
31.图3为一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统中的聚焦超声换能器的结构示意图。
32.图中：1、聚焦超声换能器；2、内螺纹；3、外螺纹；4、led光源；5、粘带、6、微丝电极。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
35.第一方面，请参考图1和图3，一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统，包括：
36.超声刺激单元，所述超声刺激单元用于发出超声波，所述超声波用于刺激视觉神经；
37.光刺激单元，所述光刺激单元用于发出光波，所述光波配合所述超声波刺激视觉神经；
38.采集单元，所述采集单元的输入端用于和神经组织相接触，采集神经组织的生理电信号，并将所述生理电信号转换为生理数字信号，所述生理数字信号包含有所述神经组织的实际脑电特征值；
39.控制单元，所述控制单元的输入端和所述采集单元的输出端电连接，所述控制单元的输出端分别和所述超声刺激单元及所述光刺激单元的控制端电连接；所述控制单元配置用于：响应于所述生理数字信号，控制所述超声刺激单元调整其所发出的超声波频率、控制所述光刺激单元调整其所发出的光波频率，以使所述实际脑电特征值达到预设脑电特征值。
40.具体的，所述超声刺激单元可以将超声通过脉冲或连续波形传输到视觉神经组织中。
41.进一步的，超声可以根据其不同频率、强度以及调制方式的不同组合起到增强或者抑制神经组织活动的效果，实现对神经组织的调控作用。
42.具体的，光刺激单元发出的光刺激可以增强突触的可塑性，还可以增强神经组织的海马ltp，降低海马aβ含量。
43.进一步的，通过超声刺激单元和光刺激单元对视觉神经的双重刺激，能够高效的对视觉神经进行刺激。
44.具体的，通过采集单元和控制单元，实现对神经组织的生理电信号的采集，便于控制单元对超声刺激单元发出的超声波的频率和光刺激单元发出的光波频率进行调整，能根
据实时的神经组织的生理电信号做出相应的刺激调整，以实现对神经组织的闭环刺激，以使神经组织的实际脑电特征值达到预设脑电特征值。
45.在一优选实施例中，所述超声刺激单元包括：
46.信号发生器，所述信号发生器的输入端和所述控制单元电连接；
47.频射功率放大器，所述频射功率放大器的输入端和所述信号发生器的输出端电连接；
48.聚焦超声换能器1，所述聚焦超声换能器1的输入端和所述频射功率放大器的输出端电连接，所述聚焦超声换能器1的输出端用于向视觉神经组织发射超声波。
49.具体的，所述信号发生器为ni公司的pci-5421信号发生器。
50.进一步的，所述信号发生器产生的脉冲信号基波频率为0.35mhz～0.7mhz。
51.具体的，所述频射功率放大器型号为240l的eni线性功率放大器，将输出的波形信号在不超过额定功率的前提下，提高信号的能量，使其有足够的能量驱动超声换能器。
52.具体的，所述聚焦超声换能器1为自聚焦的超声换能器，用于接收频射功率放大器输出的信号并转换产生超声波，并将超声波聚集，实现对视觉神经的刺激。
53.具体的，在利用所述超声刺激单元对视觉神经进行刺激的时候，需要将所述聚焦超声换能器1的输出端对准眼球，以刺激视觉神经组织。
54.在一优选实施例中，所述光刺激单元包括：
55.led驱动器，所述led驱动器的输入端和所述控制单元电连接；
56.led光源4，所述led光源4的输入端和所述led驱动器的输出端电连接，所述led光源4的输出端用于向视觉神经组织发射光波。
57.具体的，所述led光源4在led光源驱动器的作用下产生频率可调的脉冲光波。
58.具体的，所述led光源驱动器由时基集成电路ne555和电阻电容组成，所述时基集成电路通过所述电阻和电容释放给所述led光源4，产生频率可调的脉冲光波。
59.具体的，在利用所述光刺激单元对视觉神经进行刺激的时候，需要将所述led光源4的输出端对准眼球，以刺激视觉神经组织。
60.在一优选实施例中，所述采集单元包括：
61.差分放大器，所述差分放大器的输入端和神经组织连接；
62.信号采集卡，所述信号采集卡的输入端和所述差分放大器的输出端电连接，所述信号采集卡的输出端和所述控制单元电连接。
63.具体的，所述差分放大器型号为microelectrode ac amlifier model1800型放大器，放大倍数为100倍，用于将采集到的神经组织的生理电信号进行放大并传输给信号采集卡。
64.具体的，所述信号采集卡为ni公司的usb-6251信号采集卡。
65.进一步的，所述信号采集卡的采样频率为20khz，所述信号采集卡将所述生理电信号转换为生理数字信号。
66.在一优选实施例中，所述控制单元包括计算机，所述计算机内安装有labview控制软件。
67.具体的，通过labview控制软件将所述信号采集卡输出的生理数字信号实时在线处理，并控制所述信号发声器发射超声刺激信号和控制所述led驱动器发出光刺激信号。
68.具体的，所述控制单元向所述pci-5421信号发声器发出的控制信号的频率范围为1hz～10mhz。
69.进一步的，labview控制软件响应于所述信号采集卡输出的生理数字信号，将所述生理数字信号与所述labview控制软件中预设脑电特征值进行比较，按照labview控制软件中预设的配置策略将实际脑电特征值与预设脑电特征值对比后，得到的绝对误差及相对误差，所述labview控制软件得到调整参数，所述labview控制软件控制所述超声刺激单元调整其所发出的超声波频率、控制所述光刺激单元调整其所发出的光波频率，以使所述实际脑电特征值达到预设脑电特征值。实现神经组织的生理电信号的实时采集与处理，并实时用处理的结果调节超声刺激单元和光刺激单元的参数，形成对视觉神经超声刺激和光刺激的闭环控制。
70.在一优选实施例中，所述差分放大器的输入端连接有微丝电极6，所述微丝电极6用于和神经组织相接触。
71.具体的，所述微丝电极6为0.06mm的钨丝微电极。
72.具体的，在采集单元对神经组织的生理电信号进行采集时，需要将所述钨丝微电机插入至大脑皮层中，以使所述钨丝微电极和神经组织相接触。
73.具体的，由钨丝微电极采集到的神经组织的生理电信号经过差分放大器放大后发送到usb-6251信号采集卡，所述usb-6251信号采集卡对生理电信号转换为数字信号。
74.进一步的，labview控制软件先对所述数字信号进行滤波后，再进行希尔伯特变换取包络求得实际脑电特征值，再将实际脑电特征值与预设的脑电特征值进行比较，比较产生绝对误差和相对误差，labview控制软件根据绝对误差和相对误差进行运算，从而得出下一周期超声刺激单元中的pci-5421波形发生器的波形参数，和光刺激单元中的led光源驱动器中电容电阻的参数，以使超声波和光波共同刺激视觉神经组织，以使神经组织的实际脑电特征值达到预设的脑电特征值。
75.更进一步的，pci-5421波形发生器在labview控制软件的控制下产生相应的波形参数，并产生相应的波形信号，经射频放大器将波形信号进行放大后传送至超声换能器发出超声波；led光源驱动器在labview控制软件的控制下释放相应的电阻和电容控制led光源4发出相应频率的脉冲光波。
76.在一优选实施例中，所述聚焦超声换能器1内沿其轴线方向开设有空腔，所述空腔内用于安装led光源4。
77.具体的，所述聚焦超声换能器1聚焦长度大于15mm。
78.具体的，所述空腔内壁开设有内螺纹2，所述led光源4外壁开设有外螺纹3，所述内螺纹2和所述外螺纹3螺纹连接。
79.进一步的，所述led光源4为两排led灯珠组，每排灯珠组设置有若干个led灯珠。
80.更进一步的，所述led灯珠为贴片灯珠。
81.具体的，所述聚焦超声换能器1的一端面粘贴有圆环形粘带5，用于与眼眶周围的圆环形粘带5粘结。
82.进一步的，所述圆环形粘带5为互相粘结的尼龙搭扣，所述圆环形粘带5的中心处具有用于露出眼球的通孔。
83.第二方面，请参考图1～图3，提供一种闭环式超声-光联合视觉刺激方法，利用如
上所述的一种闭环式超声-光联合视觉刺激系统对视觉神经进行刺激。
84.具体的，一种闭环式超声-光联合视觉刺激方法，以小鼠为样品，包括以下操作步骤：
85.1、剃掉小鼠头部毛发，用生理盐水清理皮肤，然后用剪刀沿头部中线剪开头皮使颅骨充分暴露并清除颅骨膜。用颅钻在小鼠颅骨对应的视觉皮层处钻开一个孔插上微丝电机，将微丝电极6固定在小鼠头部，聚焦超声换能器1通过圆环形粘带5与粘贴于小鼠眼眶上的圆环形粘带5连接，以保证超声和光可以准确刺激到小鼠眼睛；
86.2、装有labview控制软件的计算机发出的超声刺激信号经过信号发生器后产生刺激信号，再经功率放大器后，传递给超声换能器，超声换能器进而发出脉冲超声波；同时驱动led光源4发出某一频率光强的脉冲光波；
87.3、超声换能器发出的脉冲超声波和led光源4发出的脉冲光刺激到小鼠眼睛，脑区视觉皮层中的神经组织离子在光和脉冲超声的共同作用下发生移动产生电流，进而刺激神经组织，引起神经生理变化；
88.4、微丝电极6采集到的神经生理电信号，传递给差分放大器，差分放大器进而将神经组织生理电信号放大，并传输给信号采集卡；
89.5、信号卡采集卡的a/d口对神经组织生理电信号进行采样，并将神经组织生理电信号转换为生理数字信号，并将生理数字信号传递给带有labview控制软件的计算机，labview控制软件对生理数字信号进行分析处理和计算，先进行滤波后进行希尔伯特变换取包络求得实际脑电特征值；
90.6、labview控制软件将实际脑电特征值与预设脑电特征值进行比较，由labview控制软件进行运算得出下一周期的控制信号；
91.7、pci-5421波形发生器根据labview控制软件发出的控制信号产生相应的波形信号，经射频放大器将波形信号进行放大后传送至超声换能器发出超声波；led光源驱动器根据接收到的控制信号释放相应的电阻和电容控制led光源4发出脉冲光波；
92.8、视觉皮层中的神经组织离子在光和脉冲超声的共同作用下产生新的神经元动作电位，再经微丝电极6采集信号，经放大器放大100倍后发送到usb-6251采集卡中，labview控制软件再次获取视觉皮层的神经组织生理数字信号，如此往复，形成一个闭环控制对视觉神经进行闭环式超声和光视觉刺激。
93.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。