本发明专利技术公开了一种基于机器学习的头部刺激训练装置的实现方法，头部刺激训练装置包括具有内壳和外壳的头部套设组件，位于头部套设组件内壳上并按照脑部功能区布设的若干刺激部件，设置在头部套设组件外壳中并与所有的刺激部件均相连接的控制装置，与控制装置连接的无线模块，以及与无线模块连接的远程终端；实现方法包括：(1)数据库建立；(2)对原始数据的预处理；(3)缺失数据处理；(4)神经网络模型开发；(5)生成针对头部刺激训练的预测指南。本发明专利技术采用机器学习的方式建立相应的神经网络模型，利用模型预测出不同头部神经元损伤情况下的刺激训练恢复程度，能为医生制定最佳的训练计划提供指导。因此，本发明专利技术适于推广应用。本发明专利技术适于推广应用。本发明专利技术适于推广应用。
【技术实现步骤摘要】
基于机器学习的头部刺激训练装置的实现方法
[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体地说，是涉及一种基于机器学习的头部刺激训练装置的实现方法。
技术介绍
[0002]大脑是人类行为活动的控制中枢，每项活动可能都需要单个或者多个脑区的协调合作。德国神经科医生科比尼安
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布洛德曼(Korbinian Brodmann)提出将头部按照结构进行了功能性的布罗德曼分区(Brodmann area)，分区系统包括每个半球的52个区域，包括内部和外部分区。其中一些区域又被细分，例如23区被分为23a和23b区等。如：
[0003]1，2和3区-体感皮层(习惯上常称为“3，1和2区”)主要体感觉区。
[0004]4区-主要运动区5区-体感觉连络皮层。
[0005]6区-前运动皮层和辅助运动区。
[0006]7区-体感觉连络皮层。
[0007]8区-包括额页眼动区(Frontal eye field)，负责控制眼球随意扫描动作。
[0008]9区-后外侧前额叶皮层。
[0009]10区-额极区(上额回和中额回最前侧的部分)。
[0010]11区-额眶区(眶回，直回和上额回前侧的一部分)。
[0011]12区-额眶区(上额回和下前回之间的区域)。
[0012]13区-岛皮层。
[0013]17区-初级视觉区。
[0014]18区-视觉联络区。
[0015]19区-视觉联络区。
[0016]20区-下颞回。
[0017]21区-中颞回。
[0018]22区-上颞回，其前侧部分属于韦尼克区，听觉联络区：判断声音种类。
[0019]23区-下后扣带皮层。
[0020]24区-下前扣带皮层。
[0021]25区-膝下皮层。
[0022]26区-压外区(Ectosplenial area)。
[0023]28区-后内嗅皮层。
[0024]29区-压后扣带皮层。
[0025]30区-扣带皮层的一部分。
[0026]31区-上后扣带皮层。
[0027]32区-上前扣带皮层。
[0028]34区-前扣带皮层，位于海马旁回。
[0029]35区-旁嗅皮层，位于海马旁回。
[0030]36区-海马旁皮层。
[0031]37区-梭状回。
[0032]38区-颞极区。
[0033]39区-角回，韦尼克区(Wernicke's area)的一部分，语言感觉区。
[0034]40区-缘上回，韦尼克区(Wernicke's area)的一部分，语言感觉区。
[0035]41，42区-初级听皮层和听觉联合皮层。
[0036]43区-中央下区(Subcentral area)，主要味觉区。
[0037]44区-鳃盖部，布洛卡区(Broca's area)的一部分，语言运动区。
[0038]45区-三角部，布洛卡区(Broca's area)的一部分，语言运动区。
[0039]46区-上外额叶皮层。
[0040]47区-下额页皮层。
[0041]48区-下脚后区，颞叶内侧的一小部分。
[0042]49区-岛旁区，位于颞叶和岛叶的交界处。
[0043]注：13、14、15、16、48、49、50、51仅存在于monkey大脑。
[0044]因为不同的功能区会支配人体不同的功能，故刺激不同的头部功能区会导致人体功能的改善。
[0045]经颅磁刺激技术(Transcranial Magnetic StimulationTMS)是一种无痛、无创的绿色治疗方法，磁信号可以无衰减地透过颅骨而刺激到大脑神经，实际应用中并不局限于头脑的刺激，外周神经肌肉同样可以刺激，因此现在都叫它为“磁刺激”。经颅磁刺激是利用磁电转换原理，进行人体头部刺激的一种技术。由于经颅磁刺激时，磁场内的组织中无局部高密度电流，磁场本身又能够穿透高阻结构(例如颅骨)。因此，与电刺激相比，此方法是无痛的。与各类开颅脑刺激技术相比，此方法又是无创的。1985年，Barker成功研制出第一台经颅磁刺激仪，并率领研究小组成立英国磁刺激公司。1988年，华中科技大学同济医院成功研制出中国第一台经颅磁刺激仪。1989年，美国出现了第一台重复经颅磁刺激仪(repetitivetranscranial magnetic stimulation，rTMS)。2011年，渡康第一次将重复性经颅磁与脑电仿生刺激结合，研发了电磁结合重复经颅磁治疗仪。
[0046]不同频率的经颅磁刺激对大脑皮层的影响是不同的。高频的重复经颅磁刺激(≥5Hz)可以增加大脑皮层的兴奋性。低频重复经颅磁刺激(≤1Hz)可以降低皮层的兴奋性，刺激的效果可以持续一段时间。这些改变可以发生在第一皮层运动区和运动皮层区以外的脑皮层区域,包括视觉皮层和前额叶皮层。这些发现使得医生可以应用高频经颅磁刺激治疗低兴奋性疾病，低频重复经颅磁刺激治疗大脑皮层高兴奋性疾病。经颅磁刺激不但可以改变刺激局部的皮层兴奋性,还可以引起远离皮层的功能改变。说明经颅磁刺激对脑皮层网络系统具有全面性影响。
[0047]经颅磁刺激不仅可以作为帕金森、脑卒中后康复和脊髓损伤后康复等的评估和治疗手段，还可以用于治疗癫痫、语言障碍、失眠、奥茨海默症等各种常见的神经以及精神疾病。现阶段这些疾病的药物治疗、微创手术治疗或者电刺激疗法，一方面疗效并不确切，另一方面虽然有些能够取得较好的治疗效果，但是药物存在的副作用以及手术对患者身体及精神上的伤害，并不亚于疾病本身所带来的伤害。因此未来的经颅磁刺激，不仅仅局限于医疗领域，更有可能成为一种常见的医疗保健器械。
[0048]虽然经颅磁刺激技术手段相关仪器体积偏大、价值不菲、操作专业性强，它的使用存在一定门槛。但是由于经颅磁刺激的应用范围广，治疗效果好，安全系数高，越来越受到医务人员和患者的认可。经颅磁刺激在治疗方面的应用如下：1、抑郁症：经颅磁刺激用于该疾病的研究最多,无论是高频刺激左侧背外侧前额叶皮质,还是低频刺激右侧同一区域都会改善抑郁症状。2、帕金森病：运动皮质区的高频阈下经颅磁刺激可改善帕金森患者对侧手部功能。3、癫痫：低频rTMS(≤1H z)可降低大脑运动皮质的兴奋性,抑制由杏仁体核点火诱发的癫痫发作。4、神经性疼痛：大脑皮质运动区硬膜外植入电极慢性刺激可治疗顽固性抗药的神经性疼痛。施加于运动皮质区的高频阈下经颅磁刺激同样可使慢性疼痛产生镇痛效应。5、脊髓损伤：经颅磁刺激可调节正常人的皮质脊髓束兴奋性，可使大脑皮质的抑制下调，对脊髓损伤患者神经功能的自发恢复机制有着重要作用，可改善脊髓损伤患者的运动诱发电位潜伏期、肌电图、ASIA运动评分、ASIA针刺觉评分等。6、脑卒中：单侧脑卒中导致双侧皮层内抑制和皮层内兴奋不对称，经颅磁刺激可干预和调节皮层的兴奋性，从而改善脑卒中的功能恢复。对于脑卒中引起的认知本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于机器学习的头部刺激训练装置的实现方法，其特征在于，所述的头部刺激训练装置包括用于固定在头部并具有内壳(110)和外壳(120)的头部套设组件(1)，位于头部套设组件(1)内壳上并按照脑部功能区布设的若干刺激部件(2)，设置在头部套设组件(1)外壳中并与所有的磁极部件均相连接的控制装置(3)，与控制装置连接的无线模块(4)，以及与无限模块(4)连接的远程终端(5)；所述的实现方法包括以下步骤：(1)收集以往的头部刺激训练报告，获得相关原始数据，并传至远程终端的数据库中；(2)根据已有的生物学解释，将一些初始值分配给数据库中的缺失数据；(3)将赋予缺失数据的初始值设置为数据库中存在的值的平均值，然后递归应用以下方程式直至收敛，并最终返回收敛的结果，获得缺失数据的预测值：a
(s+1)
＝(1-η)f(a
s
...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈云，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：
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