闭环脑深部电刺激系统的制作方法

本公开涉及医疗设备领域，尤其涉及一种闭环脑深部电刺激系统。

背景技术：

1、脑深部电剌激（deep brain stimulation，dbs）设备是一种植入式医疗器械，主要用于治疗运动障碍和精神障碍类疾病，其适应症包括帕金森病、肌张力障碍、特发性震颤等，这些疾病多存在睡眠障碍。目前的脑深部电刺激设备，是在夜间持续给予同样的高频电刺激，影响睡眠质量，难以对睡眠障碍进行治疗，甚至可能产生恶化睡眠等副作用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提出了一种闭环脑深部电刺激系统，提高电刺激系统的工作效率，能够实现精准地闭环电刺激，同时不影响睡眠质量，甚至可以改善睡眠质量。

2、根据本公开的一方面，提供了一种闭环脑深部电刺激系统，包括：刺激发生器以及与所述刺激发生器连接的至少一个刺激电极，每个刺激电极包括多个触点，所述刺激电极用于输出电刺激以及采集基底节的局部场电位信号；其中，所述刺激发生器包括：触点选择模块，用于从所述至少一个刺激电极的多个触点中选取目标触点；特征提取模块，用于对所述目标触点采集的局部场电位信号进行特征提取，得到局部场电位特征，所述局部场电位特征包括：频域特征、时域特征和/或熵特征，所述频域特征包括：β频段能量；睡眠分期识别模块，用于根据所述局部场电位特征，确定睡眠分期结果；基底节纺锤波检测模块，用于检测所述至少一个刺激电极上触点所采集的局部场电位信号中是否出现纺锤波，得到纺锤波检测结果；刺激模块，用于根据所述睡眠分期结果、所述纺锤波检测结果以及所述β频段能量，确定电刺激模式，所述电刺激模式用于指示：是否输出电刺激以及在确定输出电刺激时，输出的电刺激的频率，以基于确定出的频率，向所述刺激电极输出电刺激。

3、在一种可能的实现方式中，所述睡眠分期结果包括：清醒期、非快速眼动睡眠期或快速眼动睡眠期，其中，所述根据所述睡眠分期结果、所述纺锤波检测结果以及所述β频段能量，确定电刺激模式，包括：在所述睡眠分期结果为清醒期的情况下，确定电刺激模式为：输出具有第一频率的电刺激；在所述睡眠分期结果为非快速眼动睡眠期、所述β频段能量低于第一标定值且所述纺锤波检测结果为未出现纺锤波的情况下，确定电刺激模式为：不输出电刺激；在所述睡眠分期结果为非快速眼动睡眠期、所述β频段能量低于所述第一标定值且所述纺锤波检测结果为出现纺锤波的情况下，确定电刺激模式为：输出具有第二频率的电刺激； 在所述睡眠分期结果为非快速眼动睡眠期且所述β频段能量高于所述第一标定值的情况下，确定电刺激模式为：输出具有第一频率的电刺激；在所述睡眠分期结果为快速眼动睡眠期且所述β频段能量低于第二标定值的情况下，确定电刺激模式为：不输出电刺激；在所述睡眠分期结果为快速眼动睡眠期且所述β频段能量高于所述第二标定值的情况下，确定电刺激模式为：输出具有第一频率的电刺激；其中，所述第一频率包括90-180 hz，所述第二频率包括1-50hz。

4、在一种可能的实现方式中，所述第一标定值包括：在非快速眼动睡眠期，最早提取出的多个β频段能量的平均值，或，定期计算的多个β频段能量的平均值；所述第二标定值包括：在快速眼动睡眠期，最早提取出的多个β频段能量的平均值，或，定期计算的多个β频段能量的平均值； 所述第一频率为130hz，所述第二频率为12hz。

5、在一种可能的实现方式中，所述从所述至少一个刺激电极的多个触点中选取目标触点，包括：获取各个刺激电极上各个触点的空间位置，并基于各个触点的空间位置，构建各个触点的电位记录场，其中，触点的电位记录场用于指示触点所能采集到的局部场电位信号的神经元范围；基于各个触点的电位记录场，生成各个触点对应的全脑投射图谱，并计算各个触点对应的全脑投射图谱与预设的标准触点全脑投射图谱之间的相似度，所述标准触点全脑投射图谱包括基于具有标准空间位置的标准触点的电位记录场所生成的全脑投射图谱；根据各个触点对应的全脑投射图谱与所述标准触点全脑投射图谱之间的相似度，从所述至少一个刺激电极的多个触点中选取目标触点。

6、在一种可能的实现方式中，所述根据各个触点对应的全脑投射图谱与所述标准触点全脑投射图谱之间的相似度，从所述至少一个刺激电极的多个触点中选取目标触点，包括：对各个触点采集的局部场电位信号进行伪迹检测，得到各个触点对应的伪迹检测结果，所述伪迹检测结果表征触点采集的局部场电位信号中是否出现明显伪迹；根据各个触点对应的全脑投射图谱与所述标准触点全脑投射图谱之间的相似度，从未出现明显伪迹的触点中选取相似度最大的触点作为目标触点。

7、在一种可能的实现方式中，所述对各个触点采集的局部场电位信号进行伪迹检测，得到各个触点对应的伪迹检测结果，包括：针对任一触点，计算当前单位时段内采集的局部场电位信号的标准差，以及，计算在当前单位时段之前的多个历史单位时段内采集的局部场电位信号的标准差作为基准值；在所述当前单位时段内采集的局部场电位信号的标准差大于所述基准值的预设倍数的情况下，确定所述触点采集的局部场电位信号中出现明显伪迹；在所述当前单位时段内采集的局部场电位信号的标准差小于或等于所述基准值的预设倍数的情况下，确定所述触点采集的局部场电位信号中未出现明显伪迹。

8、在一种可能的实现方式中，所述根据所述局部场电位特征，确定睡眠分期结果，包括：将所述局部场电位特征输入至睡眠分期识别模型中，得到所述睡眠分期识别模型输出的睡眠分期结果，其中，所述睡眠分期识别模型包括：训练好的梯度提升决策树模型。

9、在一种可能的实现方式中，所述基底节纺锤波检测模块，具体用于：在所述睡眠分期识别模块输出的睡眠分期结果为非快速眼动睡眠期的情况下，启动检测所述至少一个刺激电极上触点所采集的局部场电位信号中是否出现纺锤波，得到纺锤波检测结果。

10、在一种可能的实现方式中，所述检测所述至少一个刺激电极上触点所采集的局部场电位信号中是否出现纺锤波，得到纺锤波检测结果，包括：针对任一触点采集的局部场电位信号，基于纺锤波的频率范围，对所述局部场电位信号进行滤波，得到处于所述频率范围内的滤波信号；确定所述滤波信号对应的指标参数，所述指标参数包括：所述滤波信号与所述局部场电位信号之间的相对功率、所述滤波信号与所述局部场电位信号之间的相关性以及所述滤波信号的滑动均方根的标准差中的至少一种；在所述滤波信号的指标参数超过预设参数阈值的情况下，确定所述局部场电位信号中出现纺锤波；在所述滤波信号的指标参数未超过所述预设参数阈值的情况下，确定所述局部场电位信号中未出现纺锤波。

11、在一种可能的实现方式中，所述刺激电极上的各个触点是在断续输出电刺激的间隔采集基底节的局部场电位信号，或者，所述刺激电极是在一部分触点连续输出电刺激的同时，另一部分触点采集基底节的局部场电位信号；其中，在所述刺激电极是在一部分触点连续输出电刺激的同时，另一部分触点采集基底节的局部场电位信号的情况下，所述系统还包括：刺激伪迹去除模块，用于去除触点采集的局部场电位信号中由于输出的电刺激所引入的伪迹。

12、根据本公开实施例的系统，通过根据基底节的局部场电位信号，确定睡眠分期、是否出现纺锤波以及提取β频段能量，能够实现针对不同的睡眠分期、是否出现纺锤波以及不同的β频段能量，采用不同的电刺激模式，也即可以实现针对不同的睡眠状态，选择是否输出电刺激以及在确定输出电刺激时，可以输出合适且恰当的频率的电刺激，这样可以提高脑深部电刺激系统的工作效率，实现精准地闭环电刺激，同时不影响睡眠质量，甚至可以改善睡眠质量，实现降低夜间持续电刺激所带来的副作用。

13、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。