CN110384497B - 一种辅助癫痫手术的监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辅助癫痫手术的监测设备，包括头套、设置在头套的内侧上方的顶部测量爪和设置在头套的内测周边的侧边测量爪，头套通过支架固定，顶部测量爪和侧部测量爪均可绕各自的中心轴旋转，侧部测量爪环绕头套均匀设置，侧部测量爪可绕头套中心轴转动，通过转动变换位置，以能达到更精确的测量。本发明具有以下有益效果：能够准确的识别癫痫病灶区和非病灶区，便于医生规划大脑的手术区域。通过测量爪的自转可以消除因电极的原因而导致测量不准确，通过侧部测量爪沿头套的周边旋转可以更加精确的确定病灶的位置。

Description

一种辅助癫痫手术的监测设备

技术领域

本发明属于医疗仪器领域，具体涉及一种辅助癫痫手术的监测设备。

背景技术

脑电信号(EEG)可用于识别不同疾病状态下的人脑。尽管如此，由于EEG信号的非静止性质，仅仅通过视觉检查来检测EEG的微妙和重要差异是困难的。

具体而言，为了在部分性癫痫的情况下找到医学治疗的致痫灶，需要能够准确且自动地检测和区分病灶区和非病灶区的EEG信号的智能系统。这将有助于临床医生在手术前找到癫痫病灶。

癫痫是由于异常和过度的大脑神经元活动引起的慢性神经系统疾病，其中EEG信号是评估癫痫最常用和最有效的临床技术。

病灶性癫痫是癫痫的一种形式，其中癫痫的发作发生在大脑的有限区域。病灶性脑电图作为一种脑电图信号，它是从检测到第一次发作性脑电图(癫痫发作)变化的大脑区域记录的。另一方面，非病灶性脑电图被称为从癫痫发作未涉及的脑区记录的另一种脑电图信号。

癫痫患者通常对抗癫痫药物反应不佳，因此需要手术切除导致癫痫的大脑部分以消除这种疾病。导致癫痫发作的大脑部分被称为致癫痫病灶。在手术前定位致癫痫病灶的常规方法是基于临床程序的人工脑电图检查，该检查是主观的、经验的、费力的和乏味的。

因此，有必要开发一种自动和准确的技术，用于病灶性和非病灶性EEG信号的分类，这可以帮助医生识别致癫痫病灶，以便规划大脑的手术区域。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种辅助癫痫手术的监测设备，旨在能够识别癫痫的病灶区和非病灶区。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种辅助癫痫手术的监测设备，所述设备包括头套1、设置在头套1的内侧上方的顶部测量爪2和设置在头套1的内测周边的侧边测量爪3，所述头套1通过支架固定，所述顶部测量爪2和侧部测量爪3均可绕各自的中心轴旋转，所述侧部测量爪3环绕头套均匀设置，所述侧部测量爪3可绕头套中心轴转动，通过转动变换位置，以能达到更精确的测量，所述设备与外部控制器和显示器连接，所述控制器用于处理顶部测量爪2和侧边测量爪3的数据，并将处理后的结果通过显示器告知医生。

进一步地，所述测量爪包括支撑板4、第一电机5、电动伸缩杆6、安装板7、第一空腔8、弹簧9、电极10和连接线11，所述电机5的输出轴连接支撑板4，在支撑板4与安装板7之间设置多个电动伸缩杆6，所述安装板7上设置多个第一空腔8，在第一空腔8内设置有弹簧9，所述弹簧9将电极10向第一空腔8外抵压，所述电极10从第一空腔8伸出安装板7，所述电极10之间通过连接线11连接，所述第一电机5与控制器电连接，控制器可分别独立控制各第一电极5的转动。

进一步地，所述顶部测量爪2上的第一电机5固定在头套1的内侧顶部。

进一步地，侧部测量爪3上的第一电机5与环形滑块13固定，该第一电机5固定在环形滑块13的内侧圆周面上，头套1的内部侧边设置有环形凹槽12，所述环形滑块13能够在环形凹槽12中滑动，所述第二电机16与控制器电连接，控制器用于同时控制所有的第二电机16一同转动。

进一步地，所述第二空腔15、第二电机16可设置多于两个。

进一步地，所述环形滑块13的外侧圆周面上设置有第一连接齿14，所述头套1两侧设置有第二空腔15，第二电机16设置在第二空腔15中，所述第二电机16的输出轴连接齿轮17，所述齿轮17的第二连接齿18与第一连接齿14啮合驱动环形滑块13在环形凹槽12内滑动。

进一步地，所述侧部测量爪3设置6个，均匀布置。

进一步地，所述安装板7呈圆形，所述测量爪设置有9个电极10，其中一个电极10设置在安装板7的中心处，其余8个电极10环绕设置在安装板7的周边。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用可移动电极的方式，能够准确的识别癫痫病灶区和非病灶区，便于医生规划大脑的手术区域。通过测量爪的自转可以消除因电极的原因而测量不准确，通过侧部测量爪沿头套的周边旋转可以更加精确的确定病灶的位置。

附图说明

图1本发明头套结构示意图；

图2本发明A向头套结构示意图；

图3本发明头套结构示意图；

图4本发明测量爪结构示意图；

图5本发明B向测量爪结构示意图；

图6本发明头套结构示意图；

图中头套1、顶部测量爪2、侧边测量爪3、支撑板4、第一电机5、电动伸缩杆6、安装板7、第一空腔8、弹簧9、电极10、连接线11、环形凹槽12、环形滑块13、第一连接齿14、第二空腔15、第二电机16、齿轮17、第二连接齿18。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

癫痫是由于异常和过度的大脑神经元活动引起的慢性神经系统疾病，其中EEG信号是评估癫痫最常用和最有效的临床技术。

如图1-2所示，本发明提供了一种辅助癫痫手术的监测设备，所述设备包括头套1、设置在头套1的内侧上方的顶部测量爪2和设置在头套1的内测周边的侧边测量爪3，所述头套1通过支架固定，所述顶部测量爪2和侧部测量爪3均可绕各自的中心轴旋转，所述侧部测量爪3环绕头套均匀设置，所述侧部测量爪3可绕头套中心轴转动，通过转动变换位置，以能达到更精确的测量，本发明的监测设备与外部控制器(图中未示出)和显示器(图中未示出)连接，所述控制器用于处理顶部测量爪2和侧边测量爪3的数据，并将处理后的结果通过显示器告知医生。图2为图1的A向视图。

如图3-4所示，所述测量爪(顶部测量爪2和侧边测量爪3)包括支撑板4、第一电机5、电动伸缩杆6、安装板7、第一空腔8、弹簧9、电极10和连接线11，所述电机5的输出轴连接支撑板4，在支撑板4与安装板7之间设置多个电动伸缩杆6，所述安装板7上设置多个第一空腔8，在第一空腔8内设置有弹簧9，所述弹簧9将电极10向第一空腔8外抵压，所述电极10从第一空腔8伸出安装板7，所述电极10之间通过连接线11连接，所述第一电极5与控制器电连接，控制器可分别独立控制各第一电机5的转动。如图5所示，所述安装板7呈圆形，所述测量爪设置有9个电极10，其中一个电极10设置在安装板7的中心处，其余8个电极10环绕设置在安装板7的周边，为了能与头部更好的接触，可将安装板7设置成一定的弯曲弧度。图5为图4的B向视图。所述顶部测量爪2上的第一电机5固定在头套1的内侧顶部。

如图6所示，侧部测量爪3上的第一电机5与环形滑块13固定，该第一电机5固定在环形滑块13的内侧圆周面上，头套1的内部侧边设置有环形凹槽12，所述环形滑块13能够在环形凹槽12中滑动，所述第二电机16与控制器电连接，控制器用于同时控制所有的第二电机16一同转动。所述第二空腔15、第二电机16可设置多于两个，设置多组第二空腔15和第二电机16能够起到稳定驱动环形滑块13，保证了设备运行的稳定性，优选的，设置四组，均匀分布设置。所述环形滑块13的外侧圆周面上设置有第一连接齿14，所述头套1两侧设置有第二空腔15，第二电机16设置在第二空腔15中，所述第二电机16的输出轴连接齿轮17，所述齿轮17的第二连接齿18与第一连接齿14啮合驱动环形滑块13在环形凹槽12内滑动。所述侧部测量爪3设置6个，均匀布置。还可根据装置的大小和测量爪的大小设置不同个数的测量爪。

本发明的控制器包括存储装置和处理器，所述存储装置存储有标准脑电图信号模板，该标准脑电图信号模板是将采集的正常人的脑电信号或数据库中存储的正常人的脑电信号通过机器学习的方式生成的用于表示正常人的脑电图信号，所述处理器用于控制监测设备的运作，包括采集阶段的控制和测量阶段的控制。所述显示器根据头套1戴在头上的位置生成头部显示图像，并在测量后将疑似病灶区域在图像上使用不同的颜色进行标记。

本发明检测设备的每个电极10上还可设置有标记笔，用于标记检测异常(疑似病灶区域)电极10处的区域，本发明中的标记材料易于进行擦除，且不会对头部产生任何不利的影响。

本发明的具体实施操作方式如下：

首先生成标准脑电图信号模板，该生成方法可通过以下两种方式：

第一种，进行正常脑电图信号的采集，通过本发明的装置采集一定数量的正常人脑电图信号，通过训练的方式生成标准脑电图信号模板。采集脑电图信号的数量根据实际需要的判断精度确定，理论上是采集的数量越多，后续训练的模板越能接近理想的正常值；

第二种，从数据库中读取存储的正常人的脑电信号图，如第一种方法，也是通过训练的方式生成标准脑电图信号模板。第二种方法的优势在于能够通过数据库种存储的癫痫病人的脑电信号进行测试，实际检测训练后的模板的适应度，适应度的意思就是模板能够检测出癫痫脑电信号的准确度。如果训练后的模板检测的准确度比较低，可以重新进行训练。

进行实际测量时，头套1固定在支架上(支架只是起到支撑作用的部件，也可以使用除支架以外任何能够起到支撑作用的装置)，将头套1套在患者头部的上方，调整头套1的位置以使头套1能够完全覆盖患者的头部，使测量爪能够覆盖整个头部或覆盖头部较大区域。

顶部测量爪2的工作方式如下：控制器驱动顶部测量爪2上的电动伸缩杆6从而驱动安装板7推动电极10与患者头皮接触，弹簧9起到一定的缓冲作用，弹簧9的主要作用是为了使电极10与头皮有比较好的接触，获得第1次测量数据，电动伸缩杆6缩回，第一电机5驱动安装板7旋转一定角度(该角度小于两设置在周边的电极10所夹的最小圆心角，该角度的具体值可根据实际测量的需要调整)，电动伸缩杆6驱动电极10与患者头皮接触，如此重复测量步骤，获得第2、3……N次测量数据，将上述数据与训练后的模板进行比较，当偏差超过设定的阈值时，判断为癫痫病灶区域。阈值可以根据医生的经验确定，还可以根据实际的测量精度确定。

侧边测量爪3的工作方式如下：第一种方式，控制器驱动侧边测量爪3上的电动伸缩杆6驱动安装板7推动电极10与患者头皮接触，获得测量数据，电动伸缩杆6缩回，第一电机5驱动安装板7旋转一定角度(该角度的确定方式与前述相同)，电动伸缩杆6驱动安装板7从而推动电极10与患者头皮接触，如此重复测量，获得多组测量数据，将所测得的数据与训练后的正常的脑电数据进行比较，当偏差超过设定的阈值时，则判断为癫痫病灶区域。侧边测量爪3还有第二种工作方式，第一电机5不旋转，第二电机16通过齿轮17驱动环形滑块13在环形凹槽12内滑动，从而带动侧边测量爪3旋转，电动伸缩杆6控制电极10与头皮的接触，测量多组数据，与训练后的标准数据进行比较，判断癫痫病灶的区域。为了能够更加准确的获取脑电数据，侧边测量爪3可进行第一种方式和第二种方式叠加的复合运动。

本发明通过移动电极的方式，消除了由于个别电极自身的原因造成测量数据的不准确，也能够消除个别电极与头皮接触不稳定造成的测量数据的不准确，以及通过电极可以移动的方式能够覆盖更全面的区域，防止由于癫痫病灶的发病区域特殊而造成测量不到的情况出现。

本发明监测设备通过调节控制器的测量周期以适应不同发病时长的癫痫病症，可以实现满足所有的发病时长。

本发明中的控制器用于控制各部件的运作，具体为控制第一电机5、电动伸缩杆6、电极10、第二电机16等，具体的控制通过控制器能够协调各部件，实现快速、高效、准确的测量。

与其他最先进的方法相比，该结果表现出优越的性能，并且所提出的方法可以作为临床应用中自动检测病灶EEG信号的潜在候选者。

本发明提供了一种自动、准确的技术，基于检测设备用于病灶性和非病灶性EEG信号的分类。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在进行检测之前将头部分为多个区域，分区域的测量能够准确的识别癫痫病灶区和非病灶区，便于医生规划大脑的手术区域。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种辅助癫痫手术的监测设备，其特征在于：所述设备包括头套、设置在头套的内侧上方的顶部测量爪和设置在头套的内测周边的侧边测量爪，头套通过支架固定，顶部测量爪和侧边测量爪均可自动的绕各自的中心轴旋转，侧边测量爪环绕头套均匀设置，侧边测量爪可自动的绕头套中心轴转动，通过转动变换位置，以能达到更精确的测量，设备与外部控制器和显示器连接，控制器用于处理顶部测量爪和侧边测量爪的数据，并将处理后的结果通过显示器告知医生；

顶部测量爪和侧边测量爪均包括支撑板、第一电机、电动伸缩杆、安装板、第一空腔、弹簧、电极和连接线，第一电机的输出轴连接支撑板，在支撑板与安装板之间设置多个电动伸缩杆，安装板上设置多个第一空腔，在第一空腔内设置有弹簧，弹簧将电极向第一空腔外抵压，电极从第一空腔伸出安装板，电极之间通过连接线连接，第一电机与控制器电连接，控制器可分别独立控制各第一电机的转动；

侧边测量爪上的第一电机与环形滑块固定，该第一电机固定在环形滑块的内侧圆周面上，头套的内部侧边设置有环形凹槽，环形滑块能够在环形凹槽中滑动；

环形滑块的外侧圆周面上设置有第一连接齿，头套两侧设置有第二空腔，第二电机设置在第二空腔中，第二电机的输出轴连接有齿轮，齿轮上的第二连接齿与第一连接齿啮合驱动环形滑块在环形凹槽内滑动，第二电机与控制器电连接，控制器用于同时控制所有的第二电机一同转动；

顶部测量爪的工作方式如下：控制器驱动顶部测量爪上的电动伸缩杆从而驱动安装板推动电极与患者头皮接触，获得第1次测量数据，电动伸缩杆缩回，第一电机驱动安装板旋转一定角度，电动伸缩杆驱动电极与患者头皮接触，如此重复测量步骤，获得第2、3……N次测量数据，将上述数据与训练后的标准脑电图信号模板进行比较，当偏差超过设定的阈值时，判断为癫痫病灶区域；

侧边测量爪的工作方式如下：第一种方式，控制器驱动侧边测量爪上的电动伸缩杆驱动安装板推动电极与患者头皮接触，获得测量数据，电动伸缩杆缩回，第一电机驱动安装板旋转一定角度，电动伸缩杆驱动安装板从而推动电极与患者头皮接触，如此重复测量，获得多组测量数据，将所测得的数据与训练后的标准脑电图信号模板进行比较，当偏差超过设定的阈值时，则判断为癫痫病灶区域；第二种方式，第一电机不旋转，第二电机通过齿轮驱动环形滑块在环形凹槽内滑动，从而带动侧边测量爪旋转，电动伸缩杆控制电极与头皮的接触，测量多组数据，与训练后的标准脑电图信号模板进行比较，判断癫痫病灶的区域；侧边测量爪可进行第一种方式和第二种方式叠加的复合运动，以获取准确的脑电数据；

第二空腔、第二电机可对应设置多于两个；

顶部测量爪上的第一电机固定在头套的内侧顶部。

2.如权利要求1所述的一种辅助癫痫手术的监测设备，其特征在于：侧边测量爪设置6个，均匀布置。

3.如权利要求2所述的一种辅助癫痫手术的监测设备，其特征在于：安装板呈圆形，顶部测量爪和侧边测量爪均设置有9个电极，其中一个电极设置在安装板的中心处，其余8个电极环绕设置在安装板的周边。

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