一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法与流程

本发明属于神经信号反馈领域，特别是涉及一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法。

背景技术：

吸烟成瘾可以导致肺癌和心脏病等多种致命疾病。世界健康组织声明，吸烟成瘾是目前世界以及中国疾病和死亡的重要原因之一。为了控制吸烟成瘾，很多国家制定了相关政策帮助吸烟者戒烟，但是吸烟成瘾的戒断率非常低。有调查显示超过75％的吸烟者曾尝试戒烟，但只有3％的戒烟者能够戒烟成功。而对吸烟的强烈渴求是戒断率低的主要原因。

目前对降低吸烟渴求的方法主要为外部给予物质，最常见的如尼古丁贴片(见专利申请号：92105287.1，201010563074.8)、电子烟(201330420570.2等)、多种药物制剂(见专利申请号：03818638.1，201080043603.x，201310393750.5等)等。但由于对外来物质副作用的担忧，这些方法无法被戒烟者很好的接受。也有一些非药物的认知疗法作为药物治疗之外的辅助治疗，被用来帮助戒烟(见专利申请号：200510123267.0，01819228.9等)。但就算利用戒烟中的“金标准流程”(尼古丁替代疗法和认知行为疗法结合)戒烟(reference1)，大约有75％的吸烟成瘾者在后期的随访调查中复吸并且重新回到开始吸烟的状态。因此，针对目前吸烟成瘾复吸率高且治疗方法的有效性不高的情况，发展新型安全有效副作用低且的戒烟方法在科学研究和市场需求上仍然有着巨大的前景。而且治疗方法中，如果戒烟者能得到及时有效的指导，从而及时降低渴求可能对戒烟有十分有益。

神经信号实时反馈，即real-timeneurofeedback就是将被试的大脑活动情况分析并可视化的实时反馈给被试，被试了解自我的实时情况后，通过训练，提高自我控制的能力，从而改善自身的状况，提高自身某种认知功能或降低某种疾病症状。目前，这种神经反馈技术已经应用在正常人和精神疾病中，正常人通过适当的神经信号实时反馈的训练，可以提高的注意能力，跳舞水平。某些精神疾病的病人(比如，抑郁症、焦虑症等)也可以通过这种神经反馈训练，提高其自控能力，达到治疗的效果(见2009年schneider等人的综述，reference2)。基于这种广泛的前景应用，现在这种神经信号实时反馈技术已经在逐步的商业化，其中脑电神经反馈在药物成瘾包括吸烟成瘾的应用时间比较长久，具有一定的研究基础。

在神经信号实时反馈技术中，反馈的信号来源是其功能和效果的关键。本专利申请中，我们关心与吸烟者吸烟刺激反应的脑电活动模式。吸烟刺激反应是一种当吸烟者被呈现视觉味觉或者触觉与吸烟相关的线索刺激时，特异性的具有显著的吸烟相关的生理和心理反应(reference3)。而且这种线索诱发的反应与未来复吸的可能性密切相关(reference4)。因此，通过神经信号实时反馈技术，让吸烟者提高调控吸烟刺激反应的能力，将可以帮助提高吸烟者渴求的自我控制能力，从而达到帮助戒烟者降低吸烟渴求的目的。

上述参考文件例举如下：

1、rasmussen,m.,e.fernandez,andh.tonnesen,effectivenessofthegoldstandardprogrammecomparedwithothersmokingcessationinterventionsindenmark:acohortstudy.bmjopen,2017.7(2):p.e013553.

2、schneiderf,backesv,mathiakk.brainimaging:onthewaytowardatherapeuticdiscipline.eurarchpsychiatryclinneurosci.2009suppl2:s143-7.

3、chiamulera,c.,cuereactivityinnicotineandtobaccodependence:a"multiple-action"modelofnicotineasaprimaryreinforcementandasanenhanceroftheeffectsofsmoking-associatedstimuli.brainresbrainresrev,2005.48(1):p.74-97.

4、koukouli,f.,etal.,nicotinereverseshypofrontalityinanimalmodelsofaddictionandschizophrenia.natmed,2017.23(3):p.347-354.

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法，通过无外来物质进入吸烟者体内，不用担心药物带来的副作用，同时通过脑电实时反馈信号训练，戒烟者可以实时获得脑电刺激反应模式的神经信号的反馈信息，及时了解自身状态并能通过不断尝试提高控制渴求的能力，达到降低渴求的效果，解决了现有的戒烟者戒烟过程痛苦、戒烟者戒烟难的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法，包括如下步骤：

步骤s01：通过脑电图描记器对戒烟者吸烟刺激模式实时采集；

步骤s02：基于脑电对戒烟者的吸烟刺激反应模式进行处理分析；

步骤s03：对脑电神经进行反馈训练；

步骤s04：对戒烟者进行治疗；

其中，所述步骤s02中，吸烟刺激反应模式具体的处理过程为：

步骤s021：将采集的信号通过数据传输到实时数据分析计算机中；

步骤s022：计算机对接收到的数据实时进行特征提取；

步骤s023：将提取的脑电特征输入到由该吸烟者吸烟线索反应训练的分类器中；

步骤s024：分类器实时计算出当前大脑反应模式接近之前吸烟刺激脑电反应模式的程度。

优选地，所述步骤s01中，吸烟刺激模式实时采集的具体步骤包括：

步骤s011：戒烟者头部安装脑电图描记器设备；

步骤s012：戒烟者完成吸烟线索反应；

步骤s013：脑电图描记器设备进行实时的脑电采集。

优选地，所述步骤s04中，对戒烟者的治疗过程主要包括：训练前的行为测试、两次神经反馈训练、训练后的行为测试和回访测量；所述训练前和训练后的行为测试包括特质相关的量表、吸烟渴求量表和检验训练效果。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过无外来物质进入吸烟者体内，不用担心药物带来的副作用，同时通过脑电实时反馈信号训练，戒烟者可以实时获得脑电刺激反应模式的神经信号的反馈信息，及时了解自身状态并能通过不断尝试提高控制渴求的能力，达到降低渴求的效果，提高戒烟者的戒烟效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法的步骤图；

图2为脑电吸烟刺激反应模式的实时采集模块图；

图3为脑电吸烟刺激反应模式的实时处理模块图；

图4为脑电神经反馈训练流程图。

图5为方法应用到53名吸烟者中取得的短期效果示意图；

图6为方法应用到44名吸烟者中取得的长期效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法，包括如下步骤：

步骤s01：通过脑电图描记器对戒烟者吸烟刺激模式实时采集；

步骤s02：基于脑电对戒烟者的吸烟刺激反应模式进行处理分析；

步骤s03：对脑电神经进行反馈训练；

步骤s04：对戒烟者进行治疗；

其中，步骤s02中，吸烟刺激反应模式具体的处理过程为：

步骤s021：将采集的信号通过数据传输到实时数据分析计算机中；

步骤s022：计算机对接收到的数据实时进行特征提取；

步骤s023：将提取的脑电特征输入到由该吸烟者吸烟线索反应训练的分类器中；

步骤s024：分类器实时计算出当前大脑反应模式接近之前吸烟刺激脑电反应模式的程度。

如图2所示，戒烟者进行实时的脑电采集，并进行特征提取，输入分类器，由将分类器计算的当前大脑反应模式接之前吸烟刺激脑电反应模式的程度，可视化的实时反馈给戒烟者(neurofeedbackplay中的黑线)，训练吸烟者调低吸烟线索反应信号；neurofeedbackplay中，黑线越高，则吸烟者当前大脑反应模式越接近吸烟刺激反应模式，图片也就越偏向于吸烟图片；浅色区域表示吸烟线索脑电反应模式，深色区域表示中性线索脑电反应模式。

其中，步骤s01中，吸烟刺激模式实时采集的具体步骤包括：

步骤s011：戒烟者头部安装脑电图描记器设备；

步骤s012：戒烟者完成吸烟线索反应；

步骤s013：脑电图描记器设备进行实时的脑电采集。

如图3-4所示，步骤s04中，对戒烟者的治疗过程主要包括：训练前的行为测试(pretestonvisit1)、两次神经反馈训练(nftrainingonvisit2andvisit3)、训练后的行为测试(posttestonvisit4)和回访测量(follow-upassessment)；训练前和训练后的行为测试包括特质相关的量表、吸烟渴求量表和检验训练效果；回访测量主要在整个神经反馈训练结束后的1周，1个月以及4个月完成，平均每天的吸烟根数都通过电话回访或重新回到实验室填写问卷被记录；在治疗阶段，将采集到的脑电信息进行特征提取后传入多源分析模块，进多源分析模块处理后，在智能终端显示神经反馈显示，最终脑电进行实时记录。

如图5所示，一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法应用到53名吸烟者中取得的短期效果；a,通过两次神经反馈的训练实验，实验组的吸烟渴求相对神经反馈训练之前有着显著的下降(t(27)＝4.28,p＝2.1e-4,d＝0.69)，而对照组在神经反馈前后并没有发生相应的显著变化(t(24)＝1.92,p＝0.07,d＝0.27)；吸烟渴求分数主要是通过吸烟渴求量表(tcq)测量得到的；b,被试在神经反馈训练中对吸烟刺激反应的脑电反应模式下调的越低，他在神经反馈前后吸烟渴求的降低量也就越多(r＝-0.42,p＝0.02)，然而这个显著的相关关系在对照组中却没有出现(r＝-0.14,p＝0.50)。

如图6所示，一种基于脑电活动的降低吸烟渴求的神经信号反馈方法应用到44名吸烟者中取得的长期效果；对平均每天吸烟量的两因素混合方差分析(实验组和对照组作为组间因素，神经反馈训练前，1周回访，1个月回访以及4个月回访作为组内因素)，组间因素和组内因素存在显著的交互效应(f(3,126)＝3.68,p＝0.01,d＝0.59)，即被试在四个时间点的吸烟量变化是受到分组影响的。在神经反馈训练之前，两组被试的平均每天吸烟量是没有显著差异的(t(51)＝-0.81,p＝0.42,d＝0.22)，在经过两次神经反馈训练之后，实验组的被试相对于对照组被试，在1周回访(t(48)＝-2.53,p＝0.01,d＝0.72)，1个月回访(t(47)＝-2.98,p<0.005,d＝0.86)以及4个月的回访中(t(42)＝-2.21,p＝0.03,d＝0.67)吸烟量都显著的降低。特别在实验组中，3次回访显示相对神经反馈训练之前吸烟量最大降低了38.2％，并与开始的吸烟量有显著的差异(t(26)＝6.49,p<0.001,d＝1.24)。yoked-feedbackgroup指吸烟者接受的神经反馈信号不是自己大脑的神经信号，是来源于与他们相匹配的real-feedbackgroup中被试。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。