基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统的制作方法

本发明涉及神经调控，具体是指一种基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统。

背景技术：

1、神经调控(neuromodulation)是指通过各种手段来调整神经系统的活动，以改善患者的症状或生活质量。这包括脑刺激技术(如深脑刺激和经颅磁刺激)、神经反馈(如脑电图反馈)以及药物治疗等方法。神经调控可以用于治疗多种神经和精神疾病，包括帕金森病、抑郁症、癫痫等。

2、闭环神经调控是神经调控的一种特殊形式，它涉及监测患者的生理或神经信号，然后根据这些信号实时调整治疗参数。这种实时反馈系统允许个性化治疗，根据患者当前的状态进行调整。通常情况下，实现闭环神经调控通常需要以下步骤：

3、1)信号采集：收集与需要调控的生理或神经信号相关的数据，例如脑电图、脑磁图、生物反馈信号等。通常通过已有的神经、生理信号记录专用设备获取。

4、2)信号处理：对采集的信号进行处理和分析，以提取有用的信息。不同的疾病调控靶标和监测特征均存在差异，已有众多研究针对不同神经、精神疾病探究其神经标志物(比如：抑郁，de aguiar neto et al.,2019，强迫症，takagi et al.,2017，自闭症，frye etal.,2019等)，从而为闭环调控提供了理论基础。

5、3)反馈系统：闭环调控还需要实时反馈系统根据信号的分析结果实时调整治疗参数。目前针对一些特定场景和疾病，已有一些专利设计了相关反馈系统(比如：帕金森，cn202110551731.5；中风，cn201710610541.x等)。但尚无多病种兼容的反馈系统。

6、4)干预刺激：根据反馈系统的输出，实施相应的干预刺激。通常通过已有的电、磁、声、光等专用刺激设备实施。

7、在闭环调控干预过程中，需要持续监测信号、进行在线数据处理，并根据需要实时调整包括时间、参数等在内的刺激方案，以确保最佳效果。

8、现有的闭环调控干预技术，在上述四个方面均存在亟待优化的技术缺陷，尤其是在实时信号处理和反馈系统逻辑架构上缺乏多病种兼容的技术方案。目前基础研究已经对不少疾病的神经标志物和潜在的干预靶标有了一定认识，在脑电标志物的特征提取上存在较大算法共性，而电刺激参数空间更是可以共享。因此通过构建多病种兼容的技术方案，可以将基于电刺激的闭环干预中跨病种共性的部分抽取出来，开发基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统可以对更高效地进行个性化、精确和动态的闭环神经调控研究有促进作用，有望提升临床神经、精神疾病的诊疗效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统。

2、为了实现上述目的，本发明的该基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统如下：

3、该基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其主要特点是，所述的系统包括：

4、训练模块，用于获取每个用户的个体化干预阈值；以及

5、干预模块，与所述的训练模块相连接，用于针对获取到的各个个体化干预阈值，对其进行实时在线闭环干预处理。

6、较佳地，所述的训练模块具体进行以下处理：

7、通过范式呈现单位呈现当前能够诱发特定神经标志物的认知行为范式，待呈现结束后，调用算法对任务过程中的脑电数据进行离线分析，以及根据既定算法逻辑提取目标神经标志物，以此计算干预阈值。

8、较佳地，所述的干预模块具体包括：

9、范式呈现单元，用于根据目标疾病特点呈现能够诱发特定神经标志物的认知行为范式，以及通过数据通讯协议输出事件标签到特定脑电通道，并根据接收到的脑电实时处理单元输出的干预刺激命令，进行在线调整范式进程的呈现。

10、较佳地，所述的范式呈现单元以试次为单位呈现诱发神经标志物的范式，在试次结束时间点通过网络通讯协议发送事件标签到外部脑电放大器，并在试次间隔期通过不断读取网络通讯接口获取所述的脑电实时处理单元发出的干预刺激指令，根据刺激与否，在显示器上呈现不同的视觉提示。

11、较佳地，所述的干预模块具体包括：

12、脑电数据采集单元，与所述的范式呈现单元相连接，并对接外部脑电放大器，用于通过数据通讯协议从所述的脑电放大器的实时数据流中捕获特定事件标签，从而在线截取目标数据包。

13、尤佳地，所述的特定事件标签具体为：

14、从所述的脑电放大器的实时数据流中获取大小为(脑电导联数+1)×数据点数的实时脑电数据包，并从最后一导中解析相应的事件标签，从中找到当前数据包中的最大值，若其中存在有效事件标签，则从该数据包中截取与所述的范式呈现单元中获取到的相应任务对应时间段的数据。

15、较佳地，所述的脑电实时处理单元与所述的范式呈现单元以及脑电数据采集单元相连接，用于根据既定算法逻辑提取目标神经标志物，通过对比所述的训练模块得到的干预阈值进行相应的逻辑判断，并输出干预刺激命令到电刺激器控制单元及所述的范式呈现单元中。

16、较佳地，所述的脑电实时处理单元具体进行以下处理：根据神经标志物提取离线算法进行针对单试次数据的分析，与所述的训练模块得到的干预阈值进行比较时，按目标神经标志物与症状为正相关还是反相关进行逻辑处理，生成相应的刺激方案及相关参数。

17、尤佳地，所述的逻辑处理具体为：

18、若为正相关，则在单试次计算得出的神经标志物数值未超过阈值时不进行刺激处理，在单试次计算得出的神经标志物数值超过阈值时刺激频段为神经标志物所在频段，刺激相位为反相位；

19、若为反相关，则在单试次计算得出的神经标志物数值超过阈值时不进行刺激处理，在单试次计算得出的神经标志物数值低于阈值时刺激频段为神经标志物所在频段，刺激相位为同相位；若刺激靶点与神经标志物获取位点不同，则刺激频段为低频调制频段，刺激强度根据干预需求和个体可接受度进行预设。

20、较佳地，所述的电刺激器控制单元与所述的脑电实时处理单元相连接，并对接外部电刺激器，用于通过数据通讯协议在接收到所述的脑电实时处理单元发出的干预刺激指令时，将是否启动刺激和获取到的刺激方案相关参数信息传输给所述的电刺激器，以此启动刺激。

21、采用了本发明的该基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，可以在干预过程中，针对需要进行持续监测的信号，进行在线数据处理，并根据需要实时调整包括时间、参数等在内的刺激方案，以确保最佳效果，以此提供一种个性化、精确和动态的干预方法，有望提升临床神经、精神疾病的诊疗效率。

技术特征：

1.一种基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的系统包括：

2.根据权利要求1所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的训练模块具体进行以下处理：

3.根据权利要求1所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的干预模块具体包括：

4.根据权利要求3所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的范式呈现单元以试次为单位呈现诱发神经标志物的范式，在试次结束时间点通过网络通讯协议发送事件标签到外部脑电放大器，并在试次间隔期通过不断读取网络通讯接口获取所述的脑电实时处理单元发出的干预刺激指令，根据刺激与否，在显示器上呈现不同的视觉提示。

5.根据权利要求3所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的干预模块具体包括：

6.根据权利要求5所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的特定事件标签具体为：

7.根据权利要求5所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的脑电实时处理单元与所述的范式呈现单元以及脑电数据采集单元相连接，用于根据既定算法逻辑提取目标神经标志物，通过对比所述的训练模块得到的干预阈值进行相应的逻辑判断，并输出干预刺激命令到电刺激器控制单元及所述的范式呈现单元中。

8.根据权利要求7所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的脑电实时处理单元具体进行以下处理：根据神经标志物提取离线算法进行针对单试次数据的分析，与所述的训练模块得到的干预阈值进行比较时，按目标神经标志物与症状为正相关还是反相关进行逻辑处理，生成相应的刺激方案及相关参数。

9.根据权利要求8所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的逻辑处理具体为：

10.根据权利要求8所述的基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其特征在于，所述的电刺激器控制单元与所述的脑电实时处理单元相连接，并对接外部电刺激器，用于通过数据通讯协议在接收到所述的脑电实时处理单元发出的干预刺激指令时，将是否启动刺激和获取到的刺激方案相关参数信息传输给所述的电刺激器，以此启动刺激。

技术总结
本发明涉及一种基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，其中，所述的系统包括：训练模块，用于获取每个用户的个体化干预阈值；以及干预模块，与所述的训练模块相连接，用于针对获取到的各个个体化干预阈值，对其进行实时在线闭环干预处理，所述的干预模块具体包括范式呈现单元、脑电数据采集单元、脑电实时处理单元和电刺激器控制单元。采用了本发明的该基于神经标志物实时调整电刺激方案的多病种兼容性闭环调控系统，可在干预过程中，针对需要持续进行监测的信号，进行在线数据处理，并根据需要实时调整包括时间、参数等在内的刺激方案，以确保最佳效果，有望提升临床神经、精神疾病的诊疗效率。

技术研发人员：丁悦,郭垒,江海峰,唐莺莹
受保护的技术使用者：上海市精神卫生中心（上海市心理咨询培训中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15