【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电刺激仪器，尤其涉及一种结合erp的闭环电刺激治疗仪。
技术介绍
1、随着对改善大脑功能和治疗神经疾病的不断研究和探索，除药物治疗外，经颅电刺激也已经成为了治疗各种脑神经类疾病的有效方法之一。电刺激器通常分为开环刺激和闭环刺激，开环刺激通常会产生固定的电刺激脉冲，产生的电刺激脉冲与患者是否处于发作状态无关；而闭环刺激则是通过检测患者神经信号以确定患者的发病情况，并据此调整电刺激的参数，通过采用患者的神经信号作为反馈以启动电刺激，以得到更好的治疗效果。
2、脑电变化很快，不可能通过人工判断来实时地精确控制刺激信号的产生时间。传统的经颅交流电刺激并未考虑刺激波形和内源大脑震荡之间的相位差对电刺激效果的影响，其效果的变异性非常大。目前各种电刺激器产品一般都无法根据脑电信号的变化状态来闭环式发生刺激信号，并且目前临床采用的电刺激器，无论是侵入式深部脑刺激，还是经颅电刺激，通常都为固定频率和固定波形的开环装置，无法及时捕捉大脑状态的变化，因而无法实时追踪并调控脑功能网络，这就导致目前存在的电刺激仪并不能实现很好的脑电治疗效果。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种结合erp的闭环电刺激治疗仪，在接收到脑电刺激任务，并利用外接音频设备对应播放双耳不相互干扰的音频片段时，同步记录期间产生的脑电信号，并持续对erp信号处理和theta节律相位预测，实现锁定theta相位的gamma频段闭环电刺激，解决了如何锁定theta相位的gamma频段闭环
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供的一种结合erp的闭环电刺激治疗仪，包括：
4、人机交互模块，用于接收脑电刺激任务，基于脑电刺激任务向监控模块发送脑电监控指令，并对脑电任务对应的脑电信号的起始点和结束点进行标记；
5、音频模块，用于生成脑电刺激任务对应的音频信号，通过外接音频设备播放双耳不相互干扰的音频片段，以通过听觉刺激产生erp信号；
6、监控模块，用于基于脑电监控指令，利用电极阵列实时采集erp信号对应的脑电采样信号，并对脑电采样信号进行重建，得到脑电数字信号；
7、中央处理模块，用于基于脑电数字信号进行theta节律相位预测，并向刺激模块发送电流刺激驱动信号；
8、刺激模块，用于根据电流刺激驱动信号，释放经颅电流刺激信号，以实现锁定theta相位的gamma频段闭环电刺激。
9、本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种结合erp的闭环电刺激治疗仪，通过人机交互模块接收脑电刺激任务，并向监控模块发送对应的脑电监控指令；通过音频模块生成与脑电刺激任务对应的音频信号后，外接音频播放设备播放双耳不相互干扰的音频片段，以实现通过听觉刺激干扰脑电波变化，产生erp信号；通过监控模块基于脑电监控指令，同步利用电极阵列实时采集erp信号对应的脑电采样信号，并重建得到脑电数字信号；通过中央处理模块基于脑电数字信号进行theta节律相位预测后，利用刺激模块根据电流刺激驱动信号，释放经颅电流电刺激信号，实现了靶向施加theta相位的gamma频段震荡波幅，最终实现了闭环电刺激，提升了治疗效果。
10、进一步地，还包括电源模块，用于为人机交互模块、音频模块、监控模块、中央处理器模块和刺激模块的正常工作供电。
11、采用上述进一步方案的有益效果为：通过电源模块供能，以保障结合erp的闭环电刺激治疗仪正常运行和工作。
12、进一步地，还包括存储器模块，用于将脑电刺激任务、erp信号对应的脑电采样信号、重建脑电模拟信号、重建脑电数字信号、归一化后的重建脑电数字信号、脑电数字信号、时变多元自回归模型、电流刺激驱动信号和经颅电流刺激信号进行关联存储，其中，关联存储的主键为脑电刺激任务的编号。
13、采用上述进一步方案的有益效果为：通过存储器模块将每一次脑电刺激任务对应的闭环电刺激治疗过程中的信号进行储存，为信号分析和提升闭环电刺激治疗效果提供数据基础。
14、进一步地，所述基于脑电监控指令，利用电极阵列实时采集erp信号对应的脑电采样信号，并对脑电采样信号进行重建，得到脑电数字信号的方法包括如下步骤：
15、a1、基于脑电监控指令，设置脑电信号采样频率，其中，脑电信号采样频率大于脑电信号中最大频率成分部分对应频率的两倍；
16、a2、基于脑电信号采样频率，利用电极阵列实时采集得到erp信号对应的脑电采样信号；
17、a3、基于0阶保持采样，采用插值法对erp信号对应的脑电采样信号进行重建，得到重建脑电模拟信号；
18、所述重建脑电模拟信号的计算表达式如下：
19、
20、其中，xr(t)表示重建脑电信号，i表示第i个采样点，n表示电极阵列中的电极总数，t表示时间，∞表示无穷，xi(nt)表示第i个采样点处对应维度的脑电数据，sinc表示辛格函数，t表示采样周期，n为自然数；
21、a4、对重建脑电模拟信号进行模数转换，得到重建脑电数字信号；
22、a5、对重建脑电数字信号进行能量归一化，得到归一化后的重建脑电数字信号；
23、a6、通过快速递推最小二乘格型算法自适应利用巴特沃斯数字滤波器或切比雪夫数字滤波器对归一化后的重建脑电数字信号进行去噪和频带选择，得到脑电数字信号。
24、采用上述进一步方案的有益效果为：本专利技术提供监控模块基于脑电监控指令，实现对erp信号对应的脑电采样信号进行采集、重建和处理得到脑电数字信号的具体方法，为中央处理模块进行theta节律相位预测，以及指导实现锁定theta相位的gamma频段闭环交流电刺激干预提供基础。
25、进一步地，所述基于脑电数字信号进行theta节律相位预测，并向刺激模块发送电流刺激驱动信号的方法包括如下步骤：
26、b1、对脑电数字信号依次进行放大、滤波、震荡和数模转换，得到脑电时间信号；
27、b2、对脑电时间信号进行短时傅里叶变换，得到脑电信号的短时傅里叶变换结果；
28、b3、基于脑电信号的短时傅里叶变换结果，得到脑电信号的频谱信息；
29、b4、对脑电时间信号进行离散傅里叶变换，结合脑电信号的频谱信息，得到脑电信号对应频率下的离散序列；
30、b5、基于脑电信号对应频率下的离散序列，计算每个频率下的单位信号长度所占的幅值平方值，得到脑电信号的功率谱密度；
31、b6、基于脑电信号的功率谱密度，构建时变多元自回归模型，并根据时变多元自回归模型系数，计算得到偏定相干系数；
32、b7、根据偏定相干系数，在时变多元自回归模型的指导下，锁定最佳调控位点以及听觉加工的时间窗和相位，以预测锁定theta节律相位，得到电流刺激驱动信号；
33、b8、将电流刺激驱动信号传输至刺激模块。
34、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，还包括电源模块，用于为人机交互模块、音频模块、监控模块、中央处理器模块和刺激模块的正常工作供电。
3.根据权利要求1所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，还包括存储器模块，用于将脑电刺激任务、ERP信号对应的脑电采样信号、重建脑电模拟信号、重建脑电数字信号、归一化后的重建脑电数字信号、脑电数字信号、时变多元自回归模型、电流刺激驱动信号和经颅电流刺激信号进行关联存储，其中，关联存储的主键为脑电刺激任务的编号。
4.根据权利要求1所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述基于脑电数字信号进行Theta节律相位预测，并向刺激模块发送电流刺激驱动信号的方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述脑电信号的短时傅里叶变换结果的计算表达式如下：
6.根据权利要求4所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述时变多元自回归模型的计算表达式如
7.根据权利要求4所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述根据电流刺激驱动信号，释放经颅电流刺激信号，以实现锁定Theta相位的Gamma频段闭环电刺激的方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述经颅电流刺激信号的计算表达式如下：
9.根据权利要求7所述的结合ERP的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述经颅电流刺激信号的形式包括正弦交流信号、恒流脉冲信号和差频交流信号，且通过电极阵列能够多通道同时进行电刺激；所述经颅电流信号的频率范围为0~100Hz，脉冲峰值电流最高为20mA，正弦交流电流峰值为2mA。
...【技术特征摘要】
1.一种结合erp的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的结合erp的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，还包括电源模块，用于为人机交互模块、音频模块、监控模块、中央处理器模块和刺激模块的正常工作供电。
3.根据权利要求1所述的结合erp的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，还包括存储器模块，用于将脑电刺激任务、erp信号对应的脑电采样信号、重建脑电模拟信号、重建脑电数字信号、归一化后的重建脑电数字信号、脑电数字信号、时变多元自回归模型、电流刺激驱动信号和经颅电流刺激信号进行关联存储，其中，关联存储的主键为脑电刺激任务的编号。
4.根据权利要求1所述的结合erp的闭环电刺激治疗仪，其特征在于，所述基于脑电数字信号进行theta节律相位预测，并向刺激模块发送电流刺激驱动信号的方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的结合erp的闭环...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭新华，雷煜，燕鹏，王金花，
申请(专利权)人：江西朴拙医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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