一种脑信息采集数字化管理系统与方法技术方案

本发明专利技术提出一种脑信息采集数字化管理系统与方法，系统包括：外部接口模块、设备管理模块、数据获取模块、模型管理模块、用户信息模块、脑信息管理模块、数据展示模块、统计分析模块、运行监控模块、电源管理模块、系统设置模块和数据存储模块。方法包括：创建管理模型模板，数字化管理系统与脑信息采集装置建立连接，数字化管理系统采集脑信息采集装置设备参数、运行参数和脑信息，数字化管理系统监控、展示脑信息采集装置运行状况，脑信息采集装置接收并执行数字化管理系统的指令，优化管理模型。本发明专利技术解决了目前手工操作脑信息采集装置导致定位精度低与操作可重复性差的问题，以及信息采集过程缺乏可控管理问题。采集过程缺乏可控管理问题。采集过程缺乏可控管理问题。

【技术实现步骤摘要】
一种脑信息采集数字化管理系统与方法


[0001]本专利技术属于生理信号处理
，涉及到一种脑信息采集数字化管理系统与方法。

技术介绍

[0002]脑信息是使用功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging ，fMRI），脑电图（electroencephalogram，EEG），正电子发射计算机断层扫描 （positron emission computed tomography，PET），功能性近红外光谱( functional near
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infrared spectroscopy，fNIRS)，眼球追踪以及多种可穿戴式仪器，获得与人类智能和大脑相关的原始脑数据、数据关联信息和数据指标。通过研究脑信息可以提高对人类处理信息内在机制的认知层次。脑信息的采集是脑信息质量的源头，常用的EEG是大脑活动时大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成，并由放置在头皮表面或植入颅内的电极采集记录的图谱。电极放置在头皮表面是无创式，该方式容易被接受和推广。进行EEG数据采集时，通常会根据研究的需要选取不同数量的导联或电极点采集EEG数据。为了确保数据采集的规范性、精确性以及研究结果的科学性、可重复性，需要按照标准规范的导联定位系统（如：目前通用的10
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5、10
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20定位系统）放置相应的导联或电极。电极的位置虽然可以指定，当时由于每次安装的过程会造成偏移，尤其是多密度测量系统中，会直接影响估测结果。fNIRS技术使用近红外光照射大脑，并在距入射光源几厘米处放置光电探测器接收出射光。出射光携带了大脑皮层氧合血红蛋白和还原血红蛋白的浓度信息。大脑进行神经活动时会在短时间内会引起局部的氧合血红蛋白浓度相对上升和还原血红蛋白浓度相对下降。因此通过测量大脑皮层氧合血红蛋白和还原血红蛋白的浓度变化，可以反映大脑的功能活动，实现脑功能成像。fNIRS脑成像系统使用时一般是将采集帽戴在头部，然后在采集帽上预留的固定孔位里插入光源探头和光电探测器。光源经头皮向大脑发出近红外光，经组织散射后被光电探测器接收并转化为电信号。电信号传输至后端处理系统中，被转变为脑血氧浓度信号。使用者难以根据实际情况自由调节光源探头与光电探测器的相对位置。因为可检测的大脑区域位于光源探头与光电探测器之间，系统的检测区域也受到了限制。
[0003]整体而言，目前的脑信息采集装置存在三个方面的问题，一是采集传感器（电极、探头）的位置确定采用人工操作模式，精确性和可重复性有限；二是采集传感器（电极、探头）位置信息为当次使用后即丢弃的方式，缺乏纵向可对比性；三是脑信息采集装置的工作状态缺乏监控，不利于扩展功能与提高性能。
[0004]中国专利技术专利公开说明书CN114896573A公开了一种基于云平台的脑电实验数据可视化管理系统，提供脑电信号实验数据管理与脑电信号图像处理功能，为脑电科研工作者提供一个可靠、便利的脑电信号观测与研究工具。但未涉及对脑电采集装置的管理。中国专利技术专利公开说明书CN 109730675A公开了一种脑电信号质量检测系统及方法，通过信号处理模块对脑电信号进行处理，获得脑电信号质量参数；信号处理模块还将上述脑电信号质量参数发送至显示模块进行显示，通过信号质量比和导联线阻抗，实时检测脑电信号接
入至信号处理模块的过程中，是否存在采集环境影响的问题。该技术方案涉及信号质量和采集环境，但涉及维度仅限于信号质量。中国专利技术专利公开说明书CN 112401881A公开了一种穿戴式fNIRS脑成像系统，通过可伸缩拉杆调节探头位置，通过直线电位器测量探头和检测器的距离，实现了探头位置信息的相对量化。但与上位机是单向信息传递模式，不具备接受上位机指令的功能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种脑信息采集数字化管理系统与方法，在目前手工操作脑信息采集装置的基础上，通过自动化、数字化的技术手段，实现对脑信息采集装置的自动化操作，并且保存自动化操作的结果，形成数字化模型，一方面可以重复使用数字化模型自动识别匹配用户，在保障精度和可重复性的前提下节约大量的重复操作时间，另一方面通过监控脑信息采集装置的运行状况，保障脑信息数据质量的可靠性以及出现问题时的可溯源。
[0006]本专利技术对脑信息采集装置的自动化驱动方式（例如气动式、液压驱动式、机械旋转驱动）、装置形态（例如帽式、盔式、罩式）、物理接口（蓝牙、USB、以太网、光纤、5G等）、逻辑接口（指令集、服务调用等）、功能界面（网页、客户端、小程序等）、定位模式、测距方式等均不做限制。
[0007]第一方面，本专利技术解决上述技术问题的一种脑信息采集数字化管理系统包括：外部接口模块，物理连接脑信息采集装置，提供数据传输和可选的电源供应；设备管理模块，编辑脑信息采集装置的设备信息，通过驱动程序或预设协议与脑信息采集装置建立逻辑连接；数据获取模块，获取脑信息采集装置设备参数、运行状况，并按照预设交互协议向脑信息采集装置发送指令；模型管理模块，生成、编辑、导入、导出脑信息采集装置管理模型；用户信息模块，管理被采集脑信息的用户信息；脑信息管理模块，管理采集的脑信息数据；数据展示模块，以图表、视频的形式展示数据；统计分析模块，提供统计分析功能；运行监控模块，监控脑信息采集装置的运行状况，并根据预设条件发出预警信息；电源管理模块，管理对脑信息采集装置提供的电源；系统设置模块，设置所述系统参数和功能；数据存储模块，存储所述系统所需数据和运行产生的数据。
[0008]第二方面，本专利技术提供一种脑信息采集数字化管理方法，该方法包括：创建管理模型模板，数字化管理系统与脑信息采集装置建立连接，数字化管理系统采集脑信息采集装置设备参数、运行参数和脑信息，数字化管理系统监控、展示脑信息采集装置运行状况，脑信息采集装置接收并执行数字化管理系统的指令，优化管理模型。
[0009]创建管理模型模板可进一步具体为：设计管理模型，包括尺寸模型、机械参数模型、电气参数模型、运行参数模型、资产管理参数模型；生成管理模型实体。
[0010]数字化管理系统与脑信息采集装置建立连接可进一步具体为：数字化管理系统与脑信息采集装置建立物理连接，数字化管理系统与脑信息采集装置建立逻辑连接，交互功能验证。
[0011]数字化管理系统采集脑信息采集装置设备参数、运行参数和脑信息可进一步具体为：判断是否已有对应管理模型，例如以被采集用户标识和脑信息采集装置设备参数作为是否有对应管理模型的判断依据；若无，调用管理模型模板；自动采集脑信息采集装置设备参数；人工录入脑信息采集装置设备参数；若有，则直接调用所述管理模型；自动采集脑信息采集装置运行参数；人工录入脑信息采集装置运行参数；获取脑信息。
[0012]数字化管理系统监控、展示脑信息采集装置运行状况可进一步具体为：数字化管理系统获取脑信息采集装置的压力传感器信息；数字化管理系统获取脑信息采集装置的脑信息采集传感器位置信息；数字化管理系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑信息采集数字化管理系统，该系统包括：外部接口模块，物理连接脑信息采集装置，提供数据传输和电源供应功能；设备管理模块，编辑脑信息采集装置的设备信息，通过驱动程序或预设协议与脑信息采集装置建立逻辑连接功能；数据获取模块，获取脑信息采集装置设备参数、运行参数，并按照预设交互协议向脑信息采集装置发送指令；模型管理模块，生成、编辑、导入、导出脑信息采集装置管理模型；用户信息模块，管理被采集脑信息的用户信息；脑信息管理模块，管理采集的脑信息数据；数据展示模块，以图表、视频的形式展示数据；统计分析模块，提供统计分析功能；运行监控模块，监控脑信息采集装置的运行状况，并根据预设条件发出预警信息；电源管理模块，管理向脑信息采集装置输出的电源；系统设置模块，设置所述系统参数和功能；数据存储模块，存储所述系统所需数据和运行产生的数据；其特征在于：所述系统获取脑信息采集装置的设备参数和运行参数，通过监控、保存、调整脑信息采集装置的运行参数实现对脑信息采集装置的数字化管理。2.一种脑信息采集数字化管理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：创建管理模型模板，数字化管理系统与脑信息采集装置建立连接，数字化管理系统采集脑信息采集装置设备参数、运行参数和脑信息，数字化管理系统监控、展示脑信息采集装置运行状况，脑信息采集装置接收并执行数字化管理系统的指令，优化管理模型。3.根据权利要求2所述的脑信息采集数字化管理方法，其特征在于，所述数字化管理系统与脑信息采集装置建立连接包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莹，
申请(专利权)人：深圳市第二人民医院深圳市转化医学研究院，
类型：发明
国别省市：