本發(fā)明涉及神經(jīng)學，尤其涉及一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著神經(jīng)科學和醫(yī)學技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)顱磁刺激(tms)技術(shù)和腦電波(eeg)監(jiān)測在神經(jīng)調(diào)控領域的應用越來越廣泛，tms技術(shù)通過產(chǎn)生短暫的強磁場脈沖來調(diào)控大腦神經(jīng)元的活動，而eeg監(jiān)測則能夠?qū)崟r記錄大腦神經(jīng)元活動產(chǎn)生的電信號，然而，目前這兩種技術(shù)大多是獨立使用的，無法實現(xiàn)實時反饋和精準調(diào)控，為此我們提出了一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法。

2、本發(fā)明提出的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，包括以下步驟：

3、s1：將eeg電極帽正確地放置在患者頭部，確保電極與頭皮之間的接觸良好，將eeg監(jiān)測設備連接到數(shù)據(jù)處理單元，并配置好相應的參數(shù)和設置，然后啟動tms刺激器和eeg監(jiān)測設備，并初始化數(shù)據(jù)處理單元和閉環(huán)控制軟件，確保所有設備都正常工作，并且數(shù)據(jù)傳輸通道暢通無阻；

4、s2：eeg監(jiān)測設備實時記錄大腦神經(jīng)元活動的電信號，并生成eeg數(shù)據(jù)，并將生成的eeg數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元；

5、s3：數(shù)據(jù)處理單元接收eeg數(shù)據(jù)，并進行實時分析和處理，提取關鍵特征參數(shù)，其中關鍵特征參數(shù)包括頻率、振幅和相位等；

6、s4：數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)提取的特征參數(shù)，通過預設的算法或模型，計算得出需要調(diào)整的tms刺激參數(shù)，生成tms刺激參數(shù)調(diào)整指令傳輸給閉環(huán)控制軟件，通過閉環(huán)控制軟件進行參數(shù)調(diào)整；

7、s5：數(shù)據(jù)處理單元將調(diào)整后的tms刺激參數(shù)通過反饋機制生成反饋信號，并發(fā)送給tms刺激器，tms刺激器根據(jù)這些參數(shù)產(chǎn)生相應的磁場脈沖，并作用于大腦的特定區(qū)域；

8、s6：觀察大腦響應情況，判斷其是否達到調(diào)控目標，若是，則結(jié)束調(diào)控，否則回到步驟s2繼續(xù)進行實時監(jiān)控；

9、s7：系統(tǒng)持續(xù)進行eeg監(jiān)測和tms刺激參數(shù)的調(diào)整，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)精準的大腦功能調(diào)控。

10、優(yōu)選地，所述s1中，eeg監(jiān)測設備由eeg電極帽、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機接口組成，eeg電極帽還可為電極陣列，eeg電極帽上的電極通過導線與放大器相連，放大器再將放大的eeg信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過計算機接口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元，計算機接口需要選擇高速數(shù)據(jù)傳輸接口和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議；

11、所述數(shù)據(jù)處理單元用于接收eeg數(shù)據(jù)，進行實時分析和處理，提取關鍵特征參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)調(diào)整tms刺激器的刺激參數(shù)。

12、優(yōu)選地，所述s1中，閉環(huán)控制軟件負責協(xié)調(diào)eeg監(jiān)測設備和tms刺激器之間的工作，它實時監(jiān)視eeg數(shù)據(jù)，并根據(jù)預設的治療目標和當前的大腦活動狀態(tài)調(diào)整tms刺激參數(shù)，這種調(diào)整是動態(tài)的，實時的，能夠確保tms刺激始終與大腦活動狀態(tài)保持同步。

13、優(yōu)選地，所述s1中，tms刺激器包含一個或多個電磁線圈，這些電磁線圈通過電纜與電源和控制單元相連。

14、優(yōu)選地，所述s3中，數(shù)據(jù)處理單元還對工頻噪聲、肌電噪聲及眼電噪聲進行過濾，其中，通過50hz的陷波器去除50hz頻率的工頻噪聲，通過基于blackman窗的fir帶通濾波器去除高頻帶的肌電噪聲，通過用小波變換結(jié)合卡爾曼濾波的模型去除眼電噪聲。

15、優(yōu)選地，所述s4中，所述數(shù)據(jù)處理單元計算得出需要調(diào)整的tms刺激參數(shù)，設共有n個數(shù)據(jù)組構(gòu)成的特征矩陣，mi為第i個數(shù)據(jù)組的特征矩陣，wi為第i個數(shù)據(jù)組的加權(quán)系數(shù)，加權(quán)后的特征矩陣為m＝mi*wi，i∈[1,n],具體計算步驟如下：

16、s41、假定一個假設函數(shù)fφ(m1,m2,···mk)＝φ1m1+φ2m2+···+φk?mk，其中φi(i＝1,2,···,n)為每個數(shù)據(jù)組的加權(quán)系數(shù)，mi(i＝1,2,···,n)為每個數(shù)據(jù)組的特征矩陣，設目標函數(shù)f(fφ)為當前條件下特征矩陣的分類準確率，對應的代價函數(shù)為：

17、μ(φ1，φ2，···,φk)＝f(fφj)-f(fφi),(0＜i＜j＜n)；

18、s42、初始化φ1，φ2，···,φk，每個φi的取值范圍為[-1,1],迭代步長為β；

19、s43、計算μk(φ1，φ2，···,φk),如果μj＞μi，則更新φi(i＝1,2,···,n)＝φj,否則繼續(xù)替代，直至達到最終的邊界。

20、優(yōu)選地，所述s4中，tms刺激參數(shù)調(diào)整指令可以通過usb、串口或其他專用通信協(xié)議進行傳輸。

21、優(yōu)選地，所述s4中，tms刺激參數(shù)包括脈沖頻率、強度和持續(xù)時間。

22、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明通過將顱磁刺激技術(shù)和腦電波監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r響應大腦活動的變化，并通過調(diào)整tms刺激參數(shù)來實現(xiàn)精準的大腦功能調(diào)控，以適應患者大腦活動的變化，提高治療的靈活性、適應性以及治療效果。

技術(shù)特征：

1.一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s1中，eeg監(jiān)測設備由eeg電極帽、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機接口組成，eeg電極帽還可為電極陣列，eeg電極帽上的電極通過導線與放大器相連，放大器再將放大的eeg信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過計算機接口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元，計算機接口需要選擇高速數(shù)據(jù)傳輸接口和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s1中，閉環(huán)控制軟件負責協(xié)調(diào)eeg監(jiān)測設備和tms刺激器之間的工作，它實時監(jiān)視eeg數(shù)據(jù)，并根據(jù)預設的治療目標和當前的大腦活動狀態(tài)調(diào)整tms刺激參數(shù)，這種調(diào)整是動態(tài)的，實時的，能夠確保tms刺激始終與大腦活動狀態(tài)保持同步。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s1中，tms刺激器包含一個或多個電磁線圈，這些電磁線圈通過電纜與電源和控制單元相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s3中，數(shù)據(jù)處理單元還對工頻噪聲、肌電噪聲及眼電噪聲進行過濾，其中，通過50hz的陷波器去除50hz頻率的工頻噪聲，通過基于blackman窗的fir帶通濾波器去除高頻帶的肌電噪聲，通過用小波變換結(jié)合卡爾曼濾波的模型去除眼電噪聲。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s4中，所述數(shù)據(jù)處理單元計算得出需要調(diào)整的tms刺激參數(shù)，設共有n個數(shù)據(jù)組構(gòu)成的特征矩陣，mi為第i個數(shù)據(jù)組的特征矩陣，wi為第i個數(shù)據(jù)組的加權(quán)系數(shù)，加權(quán)后的特征矩陣為m＝mi*wi，i∈[1,n],具體計算步驟如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s4中，tms刺激參數(shù)調(diào)整指令可以通過usb、串口或其他專用通信協(xié)議進行傳輸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述s4中，tms刺激參數(shù)包括脈沖頻率、強度和持續(xù)時間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種結(jié)合顱磁和腦電波監(jiān)測的閉環(huán)控制方法，包括以下步驟：S1：將EEG電極帽正確地放置在患者頭部，確保電極與頭皮之間的接觸良好，將EEG監(jiān)測設備連接到數(shù)據(jù)處理單元，并配置好相應的參數(shù)和設置，然后啟動TMS刺激器和EEG監(jiān)測設備，并初始化數(shù)據(jù)處理單元和閉環(huán)控制軟件，確保所有設備都正常工作，并且數(shù)據(jù)傳輸通道暢通無阻。本發(fā)明通過將顱磁刺激技術(shù)和腦電波監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r響應大腦活動的變化，并通過調(diào)整TMS刺激參數(shù)來實現(xiàn)精準的大腦功能調(diào)控，以適應患者大腦活動的變化，提高治療的靈活性、適應性以及治療效果。

技術(shù)研發(fā)人員：繆國棟,吳世冕
受保護的技術(shù)使用者：廈門狄耐克智能科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15