[發明專利]一種自適應閉環深部腦刺激方法、裝置及電子設備

有效

• 申請號: 202111101877.6
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113941090B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 權昭宇;王守巖;劉偉
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61B5/388
• 代理公司: 蘇州中科聲知知識產權代理事務所(普通合伙) 32599
• 代理人: 陳怡

本發明公開一種自適應閉環深部腦刺激方法、裝置及電子設備，其中方法包括：通過粒子群優化算法進行參數搜索獲取目標比例?微分?積分控制器參數以確定目標比例?微分?積分控制器，采用通過目標比例?微分?積分控制器獲得的刺激參數進行深部腦刺激，進行深部腦刺激的同時對目標比例?微分?積分控制器參數進行在線校正，該方法可實現針對不同患者自動計算PID控制器增益且隨著患者狀態的改變自動校準PID控制器增益，以實現多狀態、長時程條件下的個性化神經調控。

技術領域

本發明涉及醫療電子系統領域，尤其涉及一種自適應閉環深部腦刺激方法、裝置及電子設備。

背景技術

大腦內部神經活動的異常會導致多種神經和精神疾病，深部腦刺激技術(deepbrain stimulation,DBS)是目前臨床上可行的治療手段，尤其是針對藥物治療無效的患者。

目前臨床上使用持續性開環刺激模式，由醫生根據患者的情況調節刺激參數并固定，直到下次復診再次重新調節。刺激參數包括刺激幅值、頻率以及脈寬。在開環刺激模式中，刺激參數無法根據患者瞬時或長期的狀態變化進行適當的調整，長期持續性的刺激也有可能帶來諸如語言障礙、認知功能障礙等許多副作用。

隨著閉環DBS技術的成熟，閉環DBS系統通過施加可根據控制目標進行調節的電刺激信號控制大腦的神經活動。如何通過檢測病理性神經活動，形成自適應閉環DBS成為了提高DBS臨床治療效果需要解決的重要問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自適應閉環深部腦刺激方法、裝置及電子設備，其能有效解決多狀態、長時程條件下的個性化神經調控問題。

為實現上述發明目的，本發明提出了如下技術方案：

一方面，提供一種自適應閉環深部腦刺激方法，所述方法包括：

通過粒子群優化算法進行參數搜索獲取目標比例-微分-積分控制器參數以確定所述目標比例-微分-積分控制器；

采用通過所述目標比例-微分-積分控制器獲得的刺激參數進行深部腦刺激；

進行深部腦刺激的同時對所述目標比例-微分-積分控制器參數進行在線校正。

在一種較佳的實施方式中，所述通過粒子群優化算法進行參數搜索獲取目標比例-微分-積分控制器參數以確定所述目標比例-微分-積分控制器，包括：

初始化粒子群優化算法參數；

迭代計算粒子群中任一粒子在任一第一窗長內的當前適應度并更新全局最優適應度；

判斷當前次迭代后的粒子群是否符合終止迭代條件；

若是，則將當前次迭代后的全局最優適應度對應的粒子的位置坐標作為目標比例-微分-積分控制器參數以確定所述目標比例-微分-積分控制器。

在一種較佳的實施方式中，所述判斷當前次迭代后的粒子群是否符合終止迭代條件，包括：

判斷當前迭代次數是否達到預設迭代次數；或，

判斷當前次迭代后所述粒子群的平均適應度與當前更新后的所述全局最優適應度是否相等；或，

判斷當前次迭代后的所述全局最優適應度與預設目標適應度是否相同。

在一種較佳的實施方式中，所述迭代計算粒子群中任一粒子在任一第一窗長內的當前適應度并更新全局最優適應度，包括：

迭代計算粒子群中任一粒子在任一第一窗長內的當前適應度；

當任一粒子在當前第一窗長的當前適應度小于其在先的任一適應度，則將相應粒子的所述當前適應度作為相應粒子的個體最優適應度；