脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备制造技术

本发明专利技术涉及存放装置技术领域，提供一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，包括发射端、接收端、处理器，工作步骤如下：发射端与接收端获取患者在接受脑深部电刺激手术之前和之后的多个脑区的近红外信号，其中所述近红外信号是在患者进行步态任务时所采集的信号；根据术前和术后的近红外信号计算术前和术后的分析数据，所述分析数据包括对应于所述多个脑区的氧合血红蛋白浓度信息、主要脑区的区域信息交流强度信息和全脑的功能整合程度信息，通过采集PD患者接受DBS促醒术前和术后的脑部近红外信号，并基于这些信号计算氧合血红蛋白浓度信息、各脑区区域强度信息和全脑功能整合程度信息，从而实现对DBS促醒术治疗效果的量化。果的量化。果的量化。

【技术实现步骤摘要】
脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备


[0001]本专利技术涉及脑深部电刺激治疗冻结步态
，具体为一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备。

技术介绍

[0002]冻结步态(FOG)是帕金森病(PD)运动功能缺损的常见表现，更是导致PD患者跌倒以及致残的重要原因。脑深部电刺激术(DBS)是帕金森病的主要方法之一，具有微创、可逆、可控等优势，能显著改善运动迟缓、僵直及震颤等症状，对帕金森病的治疗发挥着重要作用。由于DBS对冻结步态的治疗效果存在差异，因此冻结步态的准确评估,对于手术策略的确定及手术预期效果判断具有重要意义。目前对于治疗效果的评估需要对帕金森病患者步态障碍进行评估，其主要基于国际运动障碍协会
‑
帕金森病统一评定量表第三部分(MDS
‑
UPDRS III)的评分，这很大程度依靠医生的经验，具有一定的主观性。并且冻结步态与患者的脑功能异常相关，目前缺乏从脑功能角度量化DBS手术的治疗效果；
[0003]功能近红外光谱分析技术(fNIRS)是一种非侵入性的光学脑功能成像技术，它可以测量人体在自然环境中执行运动任务时大脑皮层的含氧和脱氧血红蛋白水平的变化，从而反应大脑的激活程度。目前fNIRS已经在很多疾病研究中得到了广泛应用，但尚无在接受DBS手术的PD患者冻结步态治疗效果评估中的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，解决了
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行包括如下内容的操作：
[0006]S1：获取患者在接受脑深部电刺激手术之前和之后的多个脑区的近红外信号，其中所述近红外信号是患者进行步态任务时所采集的信号；
[0007]S2：根据术前和术后的近红外信号计算术前和术后的分析数据，所述分析数据包括对应于所述多个脑区的氧合血红蛋白浓度信息、主要脑区的区域信息交流强度信息和全脑的功能整合程度信息。
[0008]优选的，S1中的步态任务为静息
‑
步行
‑
静息流程的步态任务，步态任务为在患者处于一定时间的静息状态后，由测试人员发出指令，指示患者持续步行直至达到预定时间，最后停止步行并静息一段时间。
[0009]优选的，多个脑区为额叶、顶叶和枕叶三个脑区。
[0010]优选的，每个脑区有多个通道的信号，计算氧合血红蛋白浓度信息的步骤包括：
[0011]A1：根据各个通道的信号质量删除的质量较差通道的信号；
[0012]A2：将保留的信号转换为光密度信号，并根据设定阈值去除其中的伪迹；
[0013]A3：通过带通滤波方式去除所述光密度信号中的生理噪声和基线漂移；
[0014]A4：将光密度信号转化为氧合血红蛋白浓度值并进行截取，并计算氧合血红蛋白浓度变化值。
[0015]优选的，将光密度信号转化为氧合血红蛋白浓度值并进行截取具体包括：
[0016]B1：提取任务态开始前秒的静息态氧合血红蛋白浓度数据并计算均值；
[0017]B2：截取秒任务态的氧合血红蛋白浓度值并分别减去静息态的均值,其中大于。
[0018]优选的，基于如下公式计算特定脑区r任务态的氧合血红蛋白浓度相较于静息态的变化的均值HbO
r
：
[0019][0020]其中n
r
为脑区r包含的通道总数，N
r
为脑区r所包含通道的集合，T＝q*fs为数据长度，其表示为任务态持续时间q和采样频率fs的乘积，h
i,j
为通道i的第j个点的氧合血红蛋白浓度值。
[0021]优选的，每个脑区有多个通道的信号，计算主要脑区的区域信息交流强度信息的步骤包括：
[0022]C1：根据任务态的氧合血红蛋白浓度数据计算每两个通道间的功能连通强度，将通道作为节点，功能连通强度的值作为边的权重，构建大脑功能连接网络图；
[0023]C2：根据所述功能连通强度计算所述大脑功能连接网络图中各个节点的度；
[0024]C3：根据各主要脑区包含的所有节点的度，计算其均值作为各脑区的区域信息交流强度。
[0025]优选的，每个脑区有多个通道的信号，计算全脑功能整合程度信息的步骤包括：
[0026]D1：根据任务态的氧合血红蛋白浓度数据计算每两个通道间的功能连通强度，将通道作为节点，功能连通强度的值作为边的权重，构建大脑功能连接网络图；
[0027]D2：根据所述功能连通强度计算所述大脑功能连接网络图中两两节点间的最短路径；
[0028]D3：根据所有两两节点间的最短路径，计算最短路径的倒数的均值，从而得到指标，指标反映大脑功能连接网络的整体信息交流强度，即反映全脑的功能整合程度。
[0029]优选的，所述处理器与存储器的数量均为至少一个，所述存储器存储有可被处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行。
[0030]本专利技术提供了一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备。该脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备具备以下有益效果：
[0031]通过采集PD患者接受DBS促醒术前和术后的脑部近红外信号，并基于这些信号计算氧合血红蛋白浓度信息、各脑区区域强度信息和全脑功能整合程度信息，从而实现对DBS促醒术治疗效果的量化，本方案为无创、无辐射，且能立即反映患者脑功能和状态，客观地量化患者手术前后大脑功能状态的变化，进而可以对临床医生手术策略的确定提供重要的帮助，同时也能为临床医生判断手术效果提供量化的参考依据。
附图说明
[0032]图1为本专利技术采集脑部近红外信号的触点排布示意图；
[0033]图2为本专利技术的治疗效果量化评估用户界面示意图；
[0034]图3为本专利技术实际采集并量化的结果展示图。
具体实施方式
[0035]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0037]如图1
‑
3所示，本专利技术提供一种技术方案：一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，用于执行包括以下内容的操作：
[0038]S1：获取患者在接受脑深部电刺激手术之前和之后的多个脑区的近红外信号，其中所述近红外信号是在患者进行步态任务时所采集的信号；
[0039]步态任务为静息<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行包括如下内容的操作：S1：获取患者在接受脑深部电刺激手术之前和之后的多个脑区的近红外信号，其中所述近红外信号是患者进行步态任务时所采集的信号；S2：根据术前和术后的近红外信号计算术前和术后的分析数据，所述分析数据包括对应于所述多个脑区的氧合血红蛋白浓度信息、主要脑区的区域信息交流强度信息和全脑的功能整合程度信息。2.根据权利要求1所述的一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，其特征在于：S1中的步态任务为静息
‑
步行
‑
静息流程的步态任务，步态任务为在患者处于一定时间的静息状态后，由测试人员发出指令，指示患者持续步行直至达到预定时间，最后停止步行并静息一段时间。3.根据权利要求1所述的一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，其特征在于：多个脑区为额叶、顶叶和枕叶三个脑区。4.根据权利要求1所述的一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，其特征在于：每个脑区有多个通道的信号，计算氧合血红蛋白浓度信息的步骤包括：A1：根据各个通道的信号质量删除的质量较差通道的信号；A2：将保留的信号转换为光密度信号，并根据设定阈值去除其中的伪迹；A3：通过带通滤波方式去除所述光密度信号中的生理噪声和基线漂移；A4：将光密度信号转化为氧合血红蛋白浓度值并进行截取，并计算氧合血红蛋白浓度变化值。5.根据权利要求1所述的一种脑深部电刺激对冻结步态治疗效果的量化设备，其特征在于：将光密度信号转化为氧合血红蛋白浓度值并进行截取具体包括：B1：提取任务态开始前p秒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁思泉，于宁波，于洋，韩建达，李海涛，吴静超，舒智林，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：