一种建立经颅磁刺激靶点和重复频率的方法与流程

本发明涉及一种经颅磁刺激靶点和重复频率的建立方法。特别是涉及一种根据主成分分析建立经颅磁刺激靶点、根据靶点处神经节律的主频建立经颅磁刺激重复频率的方法。

背景技术：

重复经颅磁刺激(repetitivetranscranialmagneticstimulation，rtms)是一种脑刺激技术，广泛应用于脑功能、脑网络及脑回路等研究。

rtms靶点和重复频率是rtms脑研究的重要参数。在rtms靶点选择方面，通常根据大脑皮层的功能分区进行确定，然而一个脑功能区通常面积较大，并不能给出rtms靶点的准确位置。在rtms重复频率方面，通常认为，高频rtms用于易化皮层兴奋性，低频rtms用于抑制皮层兴奋性。对于更具体的重复频率选择，尚无明确依据。目前，在已有rtms研究中，大多通过观察rtms的作用来确定所选靶点和重复频率是否恰当，并不能将功能区内所有靶点和所有重复频率进行对比，也不能确定所选靶点和所选重复频率是否为最优。因此，对于同样刺激目的的不同研究，可能得到的rtms靶点和重复频率并不一致，这使得后续研究者难以根据已有研究选择合适的靶点和重复频率，也给多个研究之间的对比造成困难。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种建立经颅磁刺激靶点和重复频率的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种建立经颅磁刺激靶点和重复频率的方法，包括如下步骤：

s1、记录脑功能靶区多个位置处的神经电信号，对所有位置处的神经电信号进行主成分分析，确定占主导作用的神经电信号，该神经电信号所在位置即为rtms靶点；

s2、通过傅里叶变换计算靶点处的神经电信号的主频；

s3、依据该主频结合刺激目的建立rtms重复频率。

进一步的，所述s1具体包括：

s1.1利用脑电采集设备记录脑功能靶区多个导联的神经电信号，并进行初步的预处理，预处理之后的神经电信号表示为x＝{x1，x2，……，xn}，其中，n是神经电信号导联数，根据导联间隔和具体的脑功能靶区面积将进行确定，导联间隔为5mm，每个导联的数据长度为n，第i个导联的第j个数据点表示为xij，i＝1,2......，n，j＝,2......，n；

s1.2对所有导联的神经电信号进行主成分分析，建立rtms靶点，具体包括如下步骤：

1)对所有导联的神经电信号进行主成分分析，y＝a·x，y＝{y1，y2，……，ym}，m为主成分个数，m≤n，y1为第一主成分，a为主成分系数矩阵，a＝{a1，a2，……，am}，a1为第一主成分对应的系数序列，共包含n个系数值，表示n个导联的神经电信号对第一主成分的贡献；

2)在n个第一主成分系数中找到最大值，该最大值对应的导联是在脑功能靶区中占主导作用的神经电信号，将该导联所在位置确定为rtms靶点。

进一步的，所述s2具体包括如下步骤：

s2.1将rtms靶点处的神经电信号记为x(k)，k＝1,2,......，n，n为数据点数，通过傅里叶变换将x(k)变换至频域，记为f(w)；

s2.2计算功率谱密度，记为p(w)，p(w)＝|f(w)|²/n；

s2.3计算功率谱密度最大值，记为p，p＝max(p(w))；功率谱密度最大值对应的频率值记为w，满足p(w)＝p；w是该神经电信号的主频，1hz<w<40hz。

进一步的，所述s3具体包括：

s3.1当刺激目的为易化皮层兴奋性时，采用100％w-120％w作为rtms重复频率，记为hf；

s3.2当刺激目的为抑制皮层兴奋性时，可采用80％w-100％w作为rtms重复频率，或根据rtms靶点处的神经电信号主频范围确定rtms重复频率，记为lf。

进一步的，当刺激目的为抑制皮层兴奋性时根据rtms靶点处的神经电信号主频范围确定rtms重复频率，具体是将rtms靶点处的神经电信号主频范围划分为{1hz-5hz，5hz-10hz，10hz-15hz，15hz-20hz，20hz-25hz，25hz-30hz，35hz-40hz}，建立对应的rtms重复频率，分别为{1hz，0.9hz，0.8hz，0.7hz，0.6hz，0.5hz，0.4hz}。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明根据主成分分析确定rtms靶点，并根据靶点神经电信号的主频建立rtms重复频率，为rtms的靶点和重复频率选择提供可靠依据，具有良好的发展和应用前景。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明建立经颅磁刺激靶点和重复频率的方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种建立经颅磁刺激靶点和重复频率的方法，一种建立经颅磁刺激靶点和重复频率的方法，包括如下步骤：

s1、记录脑功能靶区多个位置处的神经电信号，对所有位置处的神经电信号进行主成分分析，确定占主导作用的神经电信号，该神经电信号所在位置即为rtms靶点；

s1.1利用脑电采集设备记录脑功能靶区多个导联的神经电信号，并进行初步的预处理，预处理之后的神经电信号表示为x＝{x1，x2，……，xn}，其中，n是神经电信号导联数，根据导联间隔和具体的脑功能靶区面积将进行确定，导联间隔为5mm，每个导联的数据长度为n，第i个导联的第j个数据点表示为xij，i＝1,2......，n，j＝,2......，n；

s1.2对所有导联的神经电信号进行主成分分析，建立rtms靶点，具体包括如下步骤：

1)对所有导联的神经电信号进行主成分分析，y＝a·x，y＝{y1，y2，……，ym}，m为主成分个数，m≤n，y1为第一主成分，a为主成分系数矩阵，a＝{a1，a2，……，am}，a1为第一主成分对应的系数序列，共包含n个系数值，表示n个导联的神经电信号对第一主成分的贡献；

2)在n个第一主成分系数中找到最大值，该最大值对应的导联是在脑功能靶区中占主导作用的神经电信号，将该导联所在位置确定为rtms靶点。

s2、通过傅里叶变换计算靶点处的神经电信号的主频；

s2.1将rtms靶点处的神经电信号记为x(k)，k＝1,2,......，n，n为数据点数，通过傅里叶变换将x(k)变换至频域，记为f(w)；

s2.2计算功率谱密度，记为p(w)，p(w)＝|f(w)|²/n；

s2.3计算功率谱密度最大值，记为p，p＝max(p(w))；功率谱密度最大值对应的频率值记为w，满足p(w)＝p；w是该神经电信号的主频，1hz<w<40hz。

s3、依据该主频结合刺激目的建立rtms重复频率

s3.1当刺激目的为易化皮层兴奋性时，采用100％w-120％w作为rtms重复频率，记为hf；

s3.2当刺激目的为抑制皮层兴奋性时，可采用80％w-100％w作为rtms重复频率，或根据rtms靶点处的神经电信号主频范围确定rtms重复频率，记为lf。

其中当刺激目的为抑制皮层兴奋性时根据rtms靶点处的神经电信号主频范围确定rtms重复频率，具体是将rtms靶点处的神经电信号主频范围划分为{1hz-5hz，5hz-10hz，10hz-15hz，15hz-20hz，20hz-25hz，25hz-30hz，35hz-40hz}，建立对应的rtms重复频率，分别为{1hz，0.9hz，0.8hz，0.7hz，0.6hz，0.5hz，0.4hz}。

实施案例：在枕叶脑功能靶区，神经节律主频大概在10hz左右，因此，对于易化该脑功能区的刺激目的，则选择10hzrtms进行刺激，对于抑制该脑功能区的刺激目的，则选择0.9hz或0.8hzrtms进行刺激；而在前额叶脑功能靶区，神经节律主频在15hz左右，因此，对于易化该脑功能区的刺激目的，则选择15hzrtms进行刺激，对于抑制该脑功能区的刺激目的，则选择0.8hz或0.7hzrtms进行刺激。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。