脑深部电刺激序列的生成方法、装置以及计算机设备与流程

本技术涉及信号处理领域，特别是涉及一种脑深部电刺激序列的生成方法、装置以及计算机设备。

背景技术：

1、dbs（deep brain stimulation，脑深部电刺激）是近年来神经科学领域新发展的重要突破技术之一，其主要采用hfs（high frequency stimulation，高频电刺激）来调控神经元及群体的活动，从而实现对于帕金森氏症、原发性震颤以及癫痫等多种脑疾病的控制与改善。目前，临床中dbs通常使用脉冲频率恒定的hfs，即ipi（inter-pulse interval，脉冲间隔）保持恒定。不过，越来越多的研究表明，变频hfs序列，即随时间变化的hfs序列也能取得与恒频hfs相似甚至更好的脑深部电刺激的研究效果。因此，探究变频hfs的作用效果与机制是dbs研究中的重要课题之一。如何生成变频hfs的脑深部电刺激序列，为脑深部电刺激的研究提供更为灵活和个性化的解决方案，是需要解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够生成变频hfs的脑深部电刺激序列，从而为脑深部电刺激的研究提供更为灵活和个性化的解决方案的生成方法、装置以及计算机设备。

2、第一方面，本技术提供了一种脑深部电刺激序列的生成方法，所述方法包括：

3、基于目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成目标脉冲波形；所述目标脉冲波形包括单相方波脉冲和双相方波脉冲；

4、通过时间间隔生成函数生成脉冲时间间隔序列；

5、根据所述目标脉冲波形和所述脉冲时间间隔序列，确定脉冲电刺激序列；

6、根据所述脉冲电刺激序列确定时变的脑深部电刺激序列，并将所述脑深部电刺激序列输出至待刺激区域。

7、在其中一个实施例中，所述脉冲时间间隔序列包括恒定时间间隔序列、均匀分布时间间隔序列、正态分布时间间隔序列、泊松分布时间间隔序列、渐变时间间隔序列和簇状时间间隔序列。

8、在其中一个实施例中，通过时间间隔生成函数生成脉冲时间间隔序列，包括：

9、通过统一值数组生成函数生成目标数组，根据所述目标数组和恒定脉冲系数生成恒定时间间隔序列；

10、通过随机数生成函数，基于随机脉冲时间间隔生成随机分布时间间隔序列；

11、通过正态分布数据生成函数，基于正态分布脉冲时间间隔对应的时间间隔均值和时间间隔标准差生成正态分布时间间隔序列；

12、通过泊松分布数据生成函数，基于泊松分布脉冲时间间隔的速率参数生成泊松分布时间间隔序列；

13、通过渐变数据生成函数，基于渐变时间间隔脉冲的渐变范围生成渐变时间间隔序列；

14、根据恒定时间间隔序列、随机分布时间间隔序列、正态分布时间间隔序列、泊松分布时间间隔序列和渐变时间间隔序列，生成簇状时间间隔序列。

15、在其中一个实施例中，根据所述目标脉冲波形和所述脉冲时间间隔序列，确定脉冲电刺激序列，包括：

16、根据所述目标脉冲波形对应的采集周期对所述目标脉冲波形进行排序，确定脉冲波形序列；

17、基于所述脉冲时间间隔序列对所述脉冲波形序列进行填充，确定脉冲电刺激序列。

18、在其中一个实施例中，基于所述脉冲时间间隔序列对所述脉冲波形序列进行填充，确定脉冲电刺激序列，包括：

19、基于所述脉冲波形序列对所述目标脉冲波形进行分组，确定相邻脉冲组；

20、根据所述脉冲时间间隔序列，确定所述相邻脉冲组中的前一脉冲波形对应的前一脉冲时间间隔，并确定所述相邻脉冲组中的前一脉冲波形对应的前一脉冲宽度；

21、根据所述前一脉冲时间间隔、所述前一脉冲宽度和所述目标脉冲分辨率确定所述相邻脉冲组对应的填充数数量；

22、基于所述填充数数量对所述脉冲波形序列中所述相邻脉冲组的相邻脉冲时间间隔进行填充，确定脉冲电刺激序列。

23、在其中一个实施例中，基于目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成目标脉冲波形，包括：

24、通过脉冲信号生成函数，基于预设的目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成单相正脉冲，对所述单相正脉冲取反确定单相负脉冲；

25、根据所述单相正脉冲和所述单相负脉冲生成双相方波脉冲。

26、在一个实施例中，根据所述脉冲电刺激序列确定时变的脑深部电刺激序列，并将所述脑深部电刺激序列输出至待刺激区域，包括：

27、根据电刺激序列选择指令从所述脉冲电刺激序列确定目标电刺激序列；

28、将所述目标电刺激序列对应的离散数字信号转换为连续模拟信号，确定时变的脑深部电刺激序列；

29、将所述脑深部电刺激序列传递给电刺激器，以使所述电刺激器将所述脑深部电刺激序列经由刺激电极输出至待刺激区域。

30、第二方面，本技术还提供了一种脑深部电刺激序列的生成装置，所述装置包括：

31、脉冲波形生成模块，用于基于目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成目标脉冲波形；所述目标脉冲波形包括单相方波脉冲和双相方波脉冲；

32、时间序列生成模块，用于通过时间间隔生成函数生成脉冲时间间隔序列；

33、刺激序列生成模块，用于根据所述目标脉冲波形和所述脉冲时间间隔序列，确定脉冲电刺激序列；

34、电刺激输出模块，用于根据所述脉冲电刺激序列确定时变的脑深部电刺激序列，并将所述脑深部电刺激序列输出至待刺激区域。

35、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

36、基于目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成目标脉冲波形；所述目标脉冲波形包括单相方波脉冲和双相方波脉冲；

37、通过时间间隔生成函数生成脉冲时间间隔序列；

38、根据所述目标脉冲波形和所述脉冲时间间隔序列，确定脉冲电刺激序列；

39、根据所述脉冲电刺激序列确定时变的脑深部电刺激序列，并将所述脑深部电刺激序列输出至待刺激区域。

40、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

41、基于目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成目标脉冲波形；所述目标脉冲波形包括单相方波脉冲和双相方波脉冲；

42、通过时间间隔生成函数生成脉冲时间间隔序列；

43、根据所述目标脉冲波形和所述脉冲时间间隔序列，确定脉冲电刺激序列；

44、根据所述脉冲电刺激序列确定时变的脑深部电刺激序列，并将所述脑深部电刺激序列输出至待刺激区域。

45、上述脑深部电刺激序列的生成方法、装置以及计算机设备，基于目标脉冲宽度、目标脉冲分辨率和目标脉冲幅值生成目标脉冲波形；通过时间间隔生成函数生成脉冲时间间隔序列；根据目标脉冲波形和时间间隔序列，确定脉冲电刺激序列；根据脉冲电刺激序列确定时变的脑深部电刺激序列，并将脑深部电刺激序列输出至待刺激区域。解决了电刺激器产品通常只能产生恒定ipi电刺激序列，或者仅满足某种特定需求的刺激序列，而无法提供多种灵活的时变电刺激序列用以脑疾病治疗实验研究的问题。上述方案，利用脉冲发生函数生成的单相方波脉冲进行各种组合，生成多种不同的脉冲形式，与多种随时间变化的脉冲时间间隔序列结合，生成多种不同的时变脉冲电刺激序列，根据生成的脉冲电刺激序列确定脑深部电刺激序列，由电刺激器将脑深部电刺激序列输出到待刺激区域，为脑深部电刺激的研究提供更为灵活和个性化的解决方案。