[發明專利]一種閉環電刺激系統

在審

• 申請號: 202211077995.2
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115591113A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 卜俊杰;袁野
• 申請（專利權）人: 安徽醫科大學
• 主分類號: A61N1/18
• 分類號: A61N1/18;A61N1/20;A61N1/36;A61B5/374;A61B5/383;A61B5/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發明涉及一種閉環電刺激系統，其系統包括：腦電信號采集模塊：用于采集腦電信號及其腦電活動模式，構建樣本集；腦電信號機器學習模型訓練模塊：用于對樣本集進行預處理，提取腦電信號中多種特征進行篩選，得到訓練特征，將訓練特征輸入多種機器學習模型同時進行訓練，選擇大腦活動分類準確率最高的模型作為腦電信號分類模型；腦電信號實時分析模塊：實時采集被測人員的腦信號，輸入訓練好的腦電信號分類模型，輸出大腦活動的類別；電刺激模塊：當檢測到腦電信號實時分析模塊的輸出為腦活動異常時，開啟電刺激，并持續檢測，直到變為正常時，關閉電刺激。本發明提供了一個檢測?刺激?檢測的閉環電刺激系統，可解決現有單一電刺激的局限性問題。

技術領域

本發明涉及認知神經和生物醫學工程領域，具體涉及一種閉環電刺激系統。

背景技術

電刺激(Transcranial Electrical Stimulation，tES)是頭皮外給予大腦一個不同類型的1mA～2mA的電流刺激，是一種安全、便捷、非穿刺的顱外電流刺激方法。電刺激技術對于情感、運動功能障礙有著非常顯著的改善作用。該項技術核心主要是通過檢測患者的大腦活動狀態，在發病的特定時間內給于患者一個外部物理干預改變其異常的大腦活動狀態。近年來，隨著對非侵入性腦刺激研究的不斷深入，越來越多的研究認為刺激的效果是狀態依賴的。有研究通過提高抑郁癥患者在接受經顱磁刺激(TMS)之前的前額Theta波活動，有效地提高了TMS治療抑郁癥的效果。Kekic等綜述分析論述了之前的數據，也發現經顱直流電刺激(tDCS)的一般調控效果(從非常有效到幾乎沒效)跟被試當前的狀態關系非常大(Kekic et al.,2016)。由此可見，對被試的大腦狀態進行實時的監測是提高非侵入性腦刺激，包括經顱電刺激效果的一條有效途徑。但是，現有腦刺激只能實現單一電刺激，因此，如何以檢測-刺激-檢測的閉環方式，有針對性的在患者發病時進行電刺激，成為一個亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種閉環電刺激系統。

本發明技術解決方案為：一種閉環電刺激系統，包括：

腦電信號采集模塊：用于采集腦電信號及其腦電活動模式，構建樣本集；

腦電信號機器學習模型訓練模塊：用于對所述樣本集進行預處理，提取所述腦電信號中多種特征進行篩選，得到訓練特征，將所述訓練特征輸入多種機器學習模型同時進行訓練，對大腦活動進行分類，選擇出分類準確率最高的模型作為腦電信號分類模型；

腦電信號實時分析模塊：實時采集被測人員的腦信號，輸入訓練好所述腦電信號分類模型，輸出大腦活動的類別；

電刺激模塊：當檢測到所述腦電信號實時分析模塊輸出的腦活動的類別為異常時，開啟電刺激，并持續檢測所述腦電信號實時分析模塊的輸出，直到其輸出腦活動的類別為正常時，關閉電刺激。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

本發明公開了一種閉環電刺激系統，將完全被動干預患者的電刺激手段和人工智能技術相結合，可以根據患者個體差異性，自適應的選擇刺激效果最佳的刺激靶點和電流強度大小，通過構建一個檢測-刺激-檢測的閉環電刺激系統，以解決現有的單一電刺激的局限性問題。

附圖說明

圖1為本發明實施例中一種閉環電刺激系統的結構框圖；

圖2為本發明實施例中使用最小冗余－最大相關方法篩選特征的流程示意圖；

圖3為本發明實施例中構建的檢測-刺激-檢測的閉環系統示意圖。

具體實施方式

本發明構建一種檢測-刺激-檢測的閉環電刺激系統，以解決現有的單一的、完全被動的電刺激的局限性問題。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚，以下通過具體實施，并結合附圖，對本發明進一步詳細說明。