CN113577559A - 基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备，其中方法包括：基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据；对获取的目标对象在当前时间窗口内与多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据；判断目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值；若是，则通过植入式深部脑刺激电极对目标对象施加预设刺激参数的电刺激；该方法在实现闭环控制过程在满足实时性的前提下，进行脑刺激的数据依据种类更全面，策略性更强，闭环刺激控制精度更高。

Description

基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备

技术领域

本发明涉及医疗电子系统领域，尤其涉及基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备。

背景技术

深部脑刺激(deep brain stimulation，DBS)已在临床上广泛用于治疗帕金森病等疾病引起的运动障碍，它在难治性癫痫、顽固性强迫症等其他脑中枢神经系统疾病的治疗上也展现出良好的应用前景。

传统开环深部脑刺激疗法已经被临床及实践证明可以用于治疗帕金森、癫痫、肌张力障碍等疾病并缓解这类疾病的症状。近些年来闭环深部脑刺激疗法也逐渐在发展中，相比传统开环深部脑刺激疗法，闭环深部脑刺激疗法已被证明具有提高疗效、减少刺激时间缩短疗程、降低刺激器功耗、自适应优化刺激参数及实现个性化治疗等优点。

目前已有的闭环深部脑刺激系统包括多种，如专利号为CN201410481800.X的已授权中国专利，其公开一种闭环神经刺激系统，其提供两种闭环工作模式，其中一种工作模式用于长期治疗，另一种工作模式用于验证闭环刺激和闭环算法的可行性，进而实现系统的更新维护。然而该闭环神经刺激系统存在记录通道数有限以及记录信号种类有限的缺点。

因此，需要寻找一种能为闭环深部脑刺激提供更多生理依据以用于提高刺激精度的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备，其以多种生理信号为脑刺激决策依据，能在闭环的前提下进一步提高深部脑刺激的闭环控制精准度。

为实现上述发明目的，本发明提出了如下技术方案：

一方面，提供一种基于多信号的闭环深部脑刺激方法，所述方法包括：

基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；所述多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据；

对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据；

判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值；

若是，则通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激。

在一种较佳的实施方式中，在所述实时获取同一目标对象的多个生理信号数据之前，所述方法还包括：配置系统参数并进行系统校准，包括：

获取所述目标对象的脑组织阻抗；

基于所述脑组织阻抗对系统启动时的初始化参数进行调整以获得当前系统的初始参数并进行系统配置；

开启采集后，对系统进行自校准和/或去除基线漂移。

在一种较佳的实施方式中，所述对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据，包括：

获取当前时间窗口内所述体表生理信号数据相应的第一刺激参数、所述肢体运动信号数据相应的第二刺激参数、所述颅内局部场电位信号数据相应的第三刺激参数；

将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据。

在一种较佳的实施方式中，所述将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据之前，所述对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据，还包括：

对所获得的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数进行预处理，包括：

对所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数分别进行正值化获得目标正值数据，所述正值化包括时域取得时域幅度并求绝对值或频域做短时傅里叶获得频域幅度。

在一种较佳的实施方式中，所述判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值之前，所述方法还包括：实时配置所述目标参考阈值，包括：

将获得的目标融合数据在时域平滑；

当当前时间窗口为第一个时间窗口时：

配置所述目标参考阈值为预设经验阈值；

当当前时间窗口为除所述第一个时间窗口以外的任一时间窗口时：

获取当前时间窗口之前的每一时间窗口中所有的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数对应的目标正值数据的至少一个窗口平均值；

将所述至少一个窗口平均值按序排列并取中位值作为当前时间窗口的目标参考阈值。

在一种较佳的实施方式中，所述通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激之后，还包括：

监测输出电刺激相应的脑刺激电流值；

当所述脑刺激超过预设电流阈值时，停止通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加电刺激。

第二方面，提供一种一种基于多生理信号的闭环深部脑刺激装置，所述装置包括：

处理模块，用于基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；所述多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据；

融合模块，用于对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据；

判断模块，用于判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值；

刺激模块，用于通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激。

第三方面，提供一种基于多生理信号的闭环深部脑刺激系统，所述系统包括：可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器、可穿戴无线感知刺激仪及植入式深部脑刺激电极，所述可穿戴无线感知刺激仪包括集成化设置的局部场电位生理传感器及处理组件；所述局部场电位生理传感器用于监测目标对象的颅内局部场电位信号数据；

所述局部场电位生理传感器用于监测目标对象的体表生理信号数据；

所述可穿戴无线运动传感器用于监测肢体运动信号数据；

所述植入式深部脑刺激电极用于对目标对象执行电刺激；

所述处理组件用于执行如第一方面任意一项所述的方法。

在一种较佳的实施方式中，所述可穿戴无线生理传感器和/或所述可穿戴无线运动传感器分别与所述处理组件通信连接；或，

所述系统还包括用户终端；所述可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器、所述局部场电位生理传感器、所述处理组件分别与所述用户终端通信连接。

第四方面，提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；以及

与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令，所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行如第一方面任意一项所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备，其中的方法是基于颅内局部场电位信号数据、体表生理信号数据、肢体运动信号数据进行实时判断深部脑刺激的执行与否，相较于现有技术中仅以颅内局部场电位信号为判断依据的方案，闭环控制过程在满足实时性的前提下，刺激的数据依据种类更全面，策略性更强，闭环刺激控制精度更高；

进一步，本发明提供的基于多信号的闭环深部脑刺激系统，在可穿戴无线感知刺激仪包括集成化设置的局部场电位生理传感器及处理组件基础上，当可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器分别与处理组件通信连接时，可实现系统的高度集成化，提高系统使用便携性；当设置用户终端时，则在实现便携性的同时，进一步提供人机交互界面以信息可视化并提高远程可操控性，适用于医疗诊断及治疗控制；

需要说明的是，本发明仅需实现上述至少一种技术效果即可。

附图说明

图1是本实施例中基于多信号的闭环深部脑刺激方法的流程图；

图2是本实施例中基于多信号的深部脑刺激系统的结构示意图；

图3是本实施例中基于多信号的深部脑刺激系统的又一结构示意图；

图4是本实施例中采用基于多信号的深部脑刺激系统执行深部脑刺激时的示意图

图5是本实施例中基于多信号的闭环深部脑刺激方法的又一流程图；

图6是本实施例中基于多信号的闭环深部脑刺激装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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“第一”、“第二”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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

闭环深部脑刺激是通过植入电极实时记录脑深部场电位信号并调控脑功能，建立基于疾病表型的个体化调控方法，对于大脑的运动、认知、情感、记忆等进行基础研究均具有重要价值。人类大脑皮层的神经细胞约有140亿个，控制着人类机体的运动、感觉等各项机能。因此，闭环深部脑刺激对于大脑的刺激精度要求非常高。当前可采集的人体生理信号包括颅内局部场电位信号数据等多种，如能基于多种生理信号数据进行有效决策并指示刺激，相较于当前仅基于颅内局部场电位信号数据的手段，刺激执行精度将更精确。为此，本实施例提供基于多信号的闭环深部脑刺激方法，能有效实现上述效果。

以下将结合附图1～6对本实施例的基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备作进一步的详细描述。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种基于多信号的闭环深部脑刺激方法，包括如下步骤：

S1、基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；所述多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据。

其中，颅内局部场电位信号数据(LFP)通过可穿戴无线感知刺激仪设置的局部场电位生理传感器采集获得。体表生理信号数据通过可穿戴无线生理传感器采集获得，包括且不限于目标对象的心电信号、肌电信号、头皮脑电、眼电等与生理状态相关的信号。肢体运动信号数据通过可穿戴无线运动传感器获得，包括且不限于目标对象任一身体部位发生运动时的加速度、角速度、位移、摆幅、旋转角、磁力等与运动相关的信号。

刺激参数由刺激执行单元传送给植入式深部脑刺激电极并执行颅内刺激时的刺激电压或电流，主要包括幅度、脉宽、频率、延迟时间及波形类型等，基于采集到的每一生理信号得出相应的刺激参数可分别采用现有的算法或对应关系实现，本实施例不作限制。且需要说明的是，该步骤S1中获得的是对应于每一传感器获得生理信号数据的刺激数据，而非本方法最终执行电刺激的刺激参数。

在步骤S1之前，该方法还包括：

Sa、配置系统参数并进行系统校准，包括：

Sa1、局部场电位生理传感器获取所述目标对象的脑组织阻抗；

Sa2、基于所述脑组织阻抗对系统启动时的初始化参数进行调整以获得当前系统的初始参数并进行系统配置；

Sa3、开启采集后，对系统进行自校准和/或去除基线漂移。

需要说明的是，在进行脑刺激之前，在完成可穿戴无线感知刺激仪、可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器的穿戴、启动及参数初始化之后，通过上述步骤Sa1、Sa2以基于脑组织阻抗配置初始系统参数，初始系统参数包括步骤S1中各部分传感器采集信号时的采集参数(采样率、增益、通道、精度)、最终进行脑刺激的预设刺激参数(刺激电压或电流的幅度、脉宽、频率、延迟时间、波形类型等)、数据的存储参数(空间大小、速率、通道)、后续进行刺激监控采用的电压安全阈值及电流安全阈值。

在完成系统配置后，对可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器、局部场电位生理传感器进行自校准和/或去除基线漂移。

当然，至步骤S1，所获取的多个生理信号数据对应的刺激参数均不用于闭环深部脑刺激的数据依据，数据不作存储。

S2、对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据。具体地，步骤S2包括：

S21、获取当前时间窗口内所述体表生理信号数据相应的第一刺激参数、所述肢体运动信号数据相应的第二刺激参数、所述颅内局部场电位信号数据相应的第三刺激参数；

S22、将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据。

本实施例通过对两种及以上类型的生理信号数据所对应的刺激参数进行融合得到目标融合数据的方式，可充分实现在进行闭环深部脑刺激时所采用的关于目标对象生理状态的数据类型更全面、决策性更强，所执行的闭环控制精度更高。

该步骤中，实时采集的数据在进行实时计算的同时及进行同步存储。需要说明的是，不同的传感器，其存储方式不同。鉴于本实施例中的传感器均为可穿戴设备，作为一种示例性的实施方式，颅内局部场电位信号数据存储在可穿戴无线感知刺激仪配置的SD卡中，体表生理信号数据及肢体运动信号数据则分别存储在相应传感器设备配置的TF卡中，以及，所有传感器将所采集的数据采用无线传输的方式存储至用户终端或云端，当存储至用户终端时，用户终端通过人机交互的方式进行前端展示并接收用户端的人工干预，以实现远程控制。

在一种优选的实施方式中，步骤S21、S22之间还包括:

S2a、对所获得的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数进行预处理，具体包括：

对所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数分别进行正值化获得目标正值数据，所述正值化包括时域取得时域幅度并求绝对值或频域做短时傅里叶获得频域幅度。

在此基础上，上述步骤S22实际为：将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数分别对应的目标正值数据进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据。

S3、判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值。需要说明的是，本实施例中的目标参考阈值并不是固定的，而是对应于时间窗口个性化设置的，以随着目标对象生理状态的变化进行实时调整，进一步提高闭环控制精度。

因此，在步骤S3之前以及步骤S2之后，该方法还包括Sb、实时配置所述目标参考阈值，包括：

Sb1、将获得的目标融合数据在时域平滑；

当当前时间窗口为第一个时间窗口时，执行步骤Sb2；

当当前时间窗口为除所述第一个时间窗口以外的任一时间窗口时，执行步骤Sb3～Sb4；

Sb2、配置所述目标参考阈值为预设经验阈值；预设经验值可以是人为设置的经验数值或者系统按照在先刺激参数计算获得的经验阈值，本实施例对此不作限定。

Sb3、获取当前时间窗口之前的每一时间窗口中所有的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数对应的目标正值数据的至少一个窗口平均值；

Sb4、将所述至少一个窗口平均值按序排列并取中位值作为当前时间窗口的目标参考阈值。

示例性的，将目标融合数据在时域平滑，时间窗口为20ms，即每隔20ms则基于当前时间窗口内的第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数对应的目标正值数据获取至少一个窗口平均值，将获取的所有窗口平均值按照升序或降序排列，并取中位值作为目标参考阈值。

S4、若是，则通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激。该步骤中的预设刺激参数即步骤Sa2基于目标对象的脑组织阻抗配置的预设刺激参数。基于脑组织阻抗如何配置刺激参数可采用本领域常用技术手段实现，本实施例对此不作限制，由于该技术手段不是本实施例的改进点，本实施例中不作进一步描述。

具体的，步骤S4包括：向深部脑刺激电极输出刺激开信号，以便所述深部脑刺激电极以预设刺激参数进行电刺激。

当然，若判断结果为否，则保持植入式深部脑刺激电极无刺激状态。

以及，在步骤S4之后，所述方法还包括：

Sc、对所执行的所述电刺激进行实时监控，具体包括：

监测输出电刺激时相应的脑刺激电流值；

当所述脑刺激电流超过预设电流阈值时，停止通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加电刺激。

当然，在优选的实施方式中，当系统设置用户终端时，当出现突发的系统故障时，可通过接收人工干预的手段进行手动结束刺激。

本实施例提供了基于多信号的闭环深部脑刺激方法、装置、系统及设备，其中的方法是基于颅内局部场电位信号数据、体表生理信号数据、肢体运动信号数据进行实时判断深部脑刺激的执行与否，相较于现有技术中仅以颅内局部场电位信号为判断依据的方案，闭环控制过程在满足实时性的前提下，刺激的数据依据种类更全面，策略性更强，闭环刺激控制精度更高。

本实施例还提供一种基于多信号的闭环深部脑刺激系统。该基于多信号的闭环深部脑刺激系统包括可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器、可穿戴无线感知刺激仪及植入式深部脑刺激电极，其中，可穿戴无线感知刺激仪包括集成化设置的局部场电位生理传感器及处理组件。其中，局部场电位生理传感器用于监测目标对象的颅内局部场电位信号数据；可穿戴无线生理传感器用于监测目标对象的体表生理信号数据；可穿戴无线运动传感器用于监测肢体运动信号数据；植入式深部脑刺激电极用于对目标对象执行电刺激。

在一种实施方式中，如图2所示，可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器分别与处理组件通信连接。该连接方式下，处理组件包括控制计算中心、刺激执行单元及存储单元。即，可穿戴无线感知刺激仪集成有局部场电位生理传感器、控制计算中心、刺激执行单元及存储单元，其中的存储单元用于存储各传感器采集的数据。

在第二种实施方式中，如图3所示，该系统还包括用户终端(PC上位机)，可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器、局部场电位生理传感器、处理组件分别与用户终端通信连接。用户终端实时获取各传感器传送的多个生理信号数据，可用于在线分析，以及进行数据存储之后提供离线分析。在该连接方式下，处理组件包括控制计算中心及刺激执行单元。

需要说明的是，上述两种实施方式的区别仅在于是否将用户终端以模块的方式集成到可穿戴无线感知刺激仪中，当采用第一种实施方式时，可实现系统的高度集成化，提高系统使用便携性；当采用第二种实施方式时，则在实现便携性的同时，进一步提供人机交互界面以信息可视化并提高远程可操控性，适用于远程医疗诊断及治疗，更适用于远程或云医疗应用中。

下面以第二种实施方式为例对基于该系统所执行的基于多信号的闭环深部脑刺激方法作进一步的详细描述。

该系统构成三种闭环模式。第一种闭环模式是基于可穿戴无线感知刺激仪以局部场电位信息做反馈形成的闭环刺激，第二种是闭环模式是基于可穿戴无线生理传感器以体表生理信号做反馈形成的闭环刺激。第三种闭环模式是基于可穿戴无线运动传感器以肢体各部位运动信号做反馈形成的闭环刺激。需要强调的是，上述三种闭环模式均通过可穿戴感知刺激仪中的控制计算中心及刺激执行单元进行控制及刺激以形成闭环。

当然，本实施例在采用行第一种闭环模式基础上，同时采用第二种闭环模式、第三种闭环模式的至少一种，以使刺激的数据依据种类更全面，策略性更强，闭环刺激控制精度更高。

如图4、5所示，本实施例以同时采用上述三种闭环模式基础上对闭环深部脑刺激方法作进一步示例性描述，相关技术方案的未尽之描述可参照上述内容。

首先，选择用于上述可穿戴设备传感器在人体的测量位置并完成设备穿戴。示例性地，如图4所示为本发明可穿戴无线传感器在人体的测量位置示意图，图中实心图形标记为可穿戴传感器常规的测量位置。其中，601和602为植入式深部脑刺激电极，与可穿戴无线感知刺激仪连接，两个电极分别植入人体大脑左右两侧，每根电极都具有4触点，2触点差分记录，1触点刺激，另外一刺激点留空，可根据植入大脑核团的位置调整刺激触点及记录触点的选择。本系统使用了美敦力公司或品驰医疗公司的植入式电极。

图中所示的体表圆形标记表示可穿戴无线生理传感器的大致位置，是生理电信号的测量点。其中，621处绑定无线生理传感器可测量心电信号，622、623、624及625处绑定无线生理传感器作用是测量左侧及右侧大臂及小臂的肌电信号。626、627、628及629处绑定无线生理传感器作用是测量左侧及右侧大腿的肌电信号。左右手臂及左右腿部肌电信号的测量可根据所测肌肉群随时更改传感器绑定位置，一般以2通道差分记录为一组测量肌肉群的肌电信号。当然，可根据需求减少和增加可穿戴无线生理传感器，本实施例对此不作限制。由于无线生理信号传感器具有8通道差分测量，且根据使用方便性原则，即左侧上下肢体的肌电测试、右侧上下肢体的肌电以及胸部的心电测量，所以最少需要3个可穿戴无线生理传感器方可准确计算基于电生理信息的生理状态评估。

图中所示的体表方形标记均表示可穿戴无线运动传感器的大致位置，是运动信号的测量点。611和612为颈部放置的无线运动传感器，用于测量颈脖两侧位置的旋转角度及摆动幅度，617和618为腰部放置的无线运动传感器，用于测量腰部的旋转角度及摆动幅度，613和614为手腕处放置的无线运动传感器，用于测量手腕的旋转角度及摆动幅度，615和616为脚腕处放置的无线运动传感器，用于测量脚腕处的旋转角度及摆动幅度。当然，可根据需求减少和增加可穿戴无线运动传感器，本实施例对此不作限制。为精确测量到被试的运动信息，最少需要5个运动传感器方可准确计算基于运动信息的运动状态评估。

在目标对象完成个可穿戴设备的穿戴并上电后，如图5所示，该方法包括如下步骤：

S10、可穿戴无线感知刺激仪、可穿戴无线生理传感器、可穿戴无线运动传感器参数初始化。

S20、可穿戴无线感知刺激仪获取目标对象脑组织阻抗。

S30、局部场电位生理传感器、可穿戴无线生理传感器及可穿戴无线运动传感器(下称各传感器)基于目标对象脑组织阻抗配置系统参数，并与上位机建立通信连接。系统参数包括各部分传感器采集信号时的采集参数、最终进行脑刺激的预设刺激参数，即刺激电压或电流的幅度、脉宽、频率、延迟时间、波形类型等。数据的存储参数、后续进行刺激监控采用的电压安全阈值及电流安全阈值。

S40、各传感器各自采集一段数据进行自校准和/或消除基线。

S50、各传感器采集并存储相应的生理信号数据。

具体地，局部场电位生理传感器采集颅内局部场电位信号数据，可穿戴无线生理传感器采集体表生理信号数据，可穿戴无线运动传感采集肢体运动信号数据。该步骤采集的数据用于作为相应时刻的脑刺激的数据依据。

各传感器除了将数据存储至相应的SD卡或TF卡中，还通过无线传输的方式存储至上位机。

S60、预处理各传感器数据，具体为：对所获得的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数进行预处理以获得相应的目标正值数据。

S70、实时配置目标参考阈值，包括：

将获得的目标融合数据在时域平滑；

当当前时间窗口为第一个时间窗口时，配置所述目标参考阈值为预设经验阈值；

当当前时间窗口为除所述第一个时间窗口以外的任一时间窗口时，获取当前时间窗口之前的每一时间窗口中所有的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数对应的目标正值数据的至少一个窗口平均值；将所述至少一个窗口平均值按序排列并取中位值作为当前时间窗口的目标参考阈值。

S80、融合三种传感器数据并输出目标融合数据，具体为：对获取的目标对象在当前时间窗口内与三种生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据。

在执行步骤S60的之后，同步执行上述步骤S70及S80。

S90、判断目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值，若是，则执行步骤S100，若否，则执行步骤S110。

S100、通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激，具体包括：计算控制中心向刺激执行单元输出刺激开信号，植入式深部脑刺激电极按照步骤S30中的预设刺激参数进行电刺激。在电刺激过程中，同步执行步骤S120。

S110、保持植入式深部脑刺激电极无刺激状态，具体包括：计算控制中心向刺激执行单元输出刺激关信号，保持无刺激。

S120、对所执行的所述电刺激进行实时监控，监测输出电刺激相应的脑刺激电流值，当所述脑刺激超过预设电流阈值时，停止通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加电刺激。

S130、在完成脑刺激或出现突发的系统故障时，可通过接收人工干预的手段进行手动结束刺激，植入式深部脑刺激电极停止电刺激，各传感器关闭存储文件并停止通信，结束。

如图6所示，本实施例还提供一种基于多生理信号的闭环深部脑刺激装置，该装置包括：

处理模块，用于基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；所述多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据；

融合模块，用于对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据；

判断模块，用于判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值；

刺激模块，用于通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激。

在一种优选的实施方式中，所述装置还包括：

第一配置模块，用于配置系统参数并进行系统校准，包括：

第一获取单元，用于获取所述目标对象的脑组织阻抗；

第一配置单元，用于基于所述脑组织阻抗对系统启动时的初始化参数进行调整以获得当前系统的初始参数并进行系统配置；

校准单元，用于开启采集后，对系统进行自校准和/或去除基线漂移。

融合模块包括：

第二获取单元，用于获取当前时间窗口内所述体表生理信号数据相应的第一刺激参数、所述肢体运动信号数据相应的第二刺激参数、所述颅内局部场电位信号数据相应的第三刺激参数；

第一处理单元，用于将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据。

预处理单元，用于对所获得的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数进行预处理；具体用于：

对所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数分别进行正值化获得目标正值数据，所述正值化包括时域取得时域幅度并求绝对值或频域做短时傅里叶获得频域幅度。

所述装置还包括：第二配置模块，用于实时配置所述目标参考阈值，包括：

第二处理单元，用于将获得的目标融合数据在时域平滑；

第三处理单元，当当前时间窗口为第一个时间窗口时：配置所述目标参考阈值为预设经验阈值；当当前时间窗口为除所述第一个时间窗口以外的任一时间窗口时：获取当前时间窗口之前的每一时间窗口中所有的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数对应的目标正值数据的至少一个窗口平均值；将所述至少一个窗口平均值按序排列并取中位值作为当前时间窗口的目标参考阈值。

所述装置还包括：监控模块，用于对所执行的所述电刺激进行实时监控，包括：

监测单元，用于监测输出电刺激相应的脑刺激电流值；

控制单元，用于当所述脑刺激电流超过预设电流阈值时，停止通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加电刺激。

需要说明的是：上述实施例提供的基于多信号的闭环深部脑刺激装置在触发闭环深部脑刺激业务时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的基于多信号的闭环深部脑刺激装置与基于多信号的闭环深部脑刺激方法的实施例属于同一构思，即该系统是基于该方法的，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

另外，本实施例还提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；以及

与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令，所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行前述的基于多信号的闭环深部脑刺激方法。

关于执行程序指令所执行的基于多信号的闭环深部脑刺激方法，具体执行细节及相应的有益效果与前述方法中的描述内容是一致的，此处将不再赘述。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，即可将任意多个实施例进行组合，从而获得应对不同应用场景的需求，均在本申请的保护范围内，在此不再一一赘述。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于多信号的闭环深部脑刺激方法，其特征在于，所述方法包括：

基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；所述多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据；

对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据；

判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值；

若是，则通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述实时获取同一目标对象的多个生理信号数据之前，所述方法还包括：配置系统参数并进行系统校准，包括：

获取所述目标对象的脑组织阻抗；

基于所述脑组织阻抗对系统启动时的初始化参数进行调整以获得当前系统的初始参数并进行系统配置；

开启采集后，对系统进行自校准和/或去除基线漂移。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据，包括：

获取当前时间窗口内所述体表生理信号数据相应的第一刺激参数、所述肢体运动信号数据相应的第二刺激参数、所述颅内局部场电位信号数据相应的第三刺激参数；

将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及第三刺激参数进行逻辑与运算或逻辑或运算以获得目标融合数据之前，所述对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据，还包括：

对所获得的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数进行预处理，包括：

对所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数分别进行正值化获得目标正值数据，所述正值化包括时域取得时域幅度并求绝对值或频域做短时傅里叶获得频域幅度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值之前，所述方法还包括：实时配置所述目标参考阈值，包括：

将获得的目标融合数据在时域平滑；

当当前时间窗口为第一个时间窗口时：

配置所述目标参考阈值为预设经验阈值；

当当前时间窗口为除所述第一个时间窗口以外的任一时间窗口时：

获取当前时间窗口之前的每一时间窗口中所有的所述第一刺激参数、所述第二刺激参数及所述第三刺激参数对应的目标正值数据的至少一个窗口平均值；

将所述至少一个窗口平均值按序排列并取中位值作为当前时间窗口的目标参考阈值。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激之后，还包括：对所执行的所述电刺激进行实时监控，具体包括：

监测输出电刺激相应的脑刺激电流值；

当所述脑刺激超过预设电流阈值时，停止通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加电刺激。

7.基于多生理信号的闭环深部脑刺激装置，其特征在于，所述装置包括：

处理模块，用于基于实时获取的任一目标对象的多个生理信号数据分别计算相应的刺激参数；所述多个生理信号数据包括体表生理信号数据和/或肢体运动信号数据、颅内局部场电位信号数据；

融合模块，用于对获取的所述目标对象在当前时间窗口内与所述多个生理信号数据对应的刺激参数进行数据融合并获得相应的目标融合数据；

判断模块，用于判断所述目标融合数据是否大于当前时间窗口相应的目标参考阈值；

刺激模块，用于通过植入式深部脑刺激电极对所述目标对象施加预设刺激参数的电刺激。

8.基于多生理信号的闭环深部脑刺激系统，其特征在于，所述系统包括：可穿戴无线生理传感器和/或可穿戴无线运动传感器、可穿戴无线感知刺激仪及植入式深部脑刺激电极，所述可穿戴无线感知刺激仪包括集成化设置的局部场电位生理传感器及处理组件；

所述局部场电位生理传感器用于监测目标对象的颅内局部场电位信号数据；

所述可穿戴无线生理传感器用于监测目标对象的体表生理信号数据；

所述可穿戴无线运动传感器用于监测肢体运动信号数据；

所述植入式深部脑刺激电极用于对目标对象执行电刺激；

所述处理组件用于执行如权利要求1～6任意一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可穿戴无线生理传感器和/或所述可穿戴无线运动传感器分别与所述处理组件通信连接；或，

所述系统还包括用户终端；所述可穿戴无线生理传感器和/或所述可穿戴无线运动传感器、所述局部场电位生理传感器、所述处理组件分别与所述用户终端通信连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；以及

与所述一个或多个处理器关联的存储器，所述存储器用于存储程序指令，所述程序指令在被所述一个或多个处理器读取执行时，执行如权利要求1～6任意一项所述的方法。

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