开发一种高精度时间干涉刺激系统，该系统具备多设备同步功能，并能同时采集脑电图（EEG）数据

《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：Development of a High-Precision Temporal Interference Stimulation System with Multi-Device Synchronization and Concurrent EEG

　　

摘要：

时间干扰刺激（TIS）作为一种利用高频电场干扰来调节大脑深部结构的方法，已成为一种有前景的非侵入性技术。然而，TIS在神经调节实验中的实际应用仍受到刺激精度、通道隔离性、与同步电生理（EEG）记录的兼容性以及与多模态刺激范式的协调性等方面的限制。我们提出了一种高精度且多功能的TIS系统，通过在一个经过验证的平台上实现统一的硬件架构来应对这些挑战。该系统在所有通道上的电流输出精度达到±1%，频率控制精度优于±0.1%。在TIS模式下，它表现出较强的通道独立性，载波泄漏低于1%，通道间的频率隔离度超过98.9%。除了传统的连续刺激外，该平台还支持可编程的脉冲刺激模式，包括间歇性和连续性的θ波脉冲刺激（iTBS/cTBS）。为了实现最小化伪迹的同步EEG记录，该系统集成了基于硬件的高通滤波策略，能够在EEG采集过程中显著抑制由刺激引起的伪迹。在概念验证中，使用高通滤波进行TIS时记录的EEG功率谱密度与假刺激结果高度相似（皮尔逊相关系数r = 0.97），而与未滤波条件相比，刺激伪迹减少了多达30倍。此外，该系统能够在设备之间实现微秒级的触发时序同步，设备间的时序误差低于200 μs，从而能够与外部刺激方式实现精确的皮层-核团共刺激。数值模拟和盐水模型实验进一步证实了所诱导电场的准确性和可重复性控制，模拟场与实测场之间的空间一致性很强（皮尔逊相关系数r > 0.97）……

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