一种经颅电刺激干预认知功能的方法和装置与流程

本发明涉及神经，尤其涉及一种经颅电刺激干预认知功能的方法和一种经颅电刺激干预认知功能的装置。

背景技术：

1、经颅电刺激（transcranial electrical stimulation，tes）是一种无创神经刺激技术，它主要通过头皮表面电极将低强度的电流作用于特定脑区调节大脑皮层神经活动。经颅电刺激的电流波形包括：交流（tacs）、直流（tdcs）、随机噪音（trns）、振荡直流（otdcs）等。相比直流、随机噪音和振荡直流等刺激模式，经颅交流电刺激能调节大脑神经振荡并将特定频率范围的神经振荡与认知过程联系起来，且刺激引发不良反应弱，安全性高。在近年来，经颅电刺激技术被广泛应用于认知神经科学的研究和神经干预，已被证实能改善认知功能、治疗神经精神疾病。

2、但是，大量经颅电刺激干预认知功能的案例的结果显示，目前的各种经颅电刺激干预认知功能在直流电模式应用较广泛，但交流电模式的干预效果仍存在较大个体差异，且传统方法无法刺激到深部脑区。

技术实现思路

1、因此，为克服现有技术中存在的至少部分缺陷和不足，本发明实施例提供一种经颅电刺激干预认知功能的方法和一种经颅电刺激干预认知功能的装置。

2、具体地，一方面，本发明实施例提供的经颅电刺激干预认知功能的方法，包括：获取目标对象的颅脑核磁共振影像和需要干预的海马脑区信息；根据所述颅脑核磁共振影像和所述海马脑区信息得到电极放置位点中的目标电极对信息，所述目标电极对信息包括第一目标电极对、 第二目标电极对、第三目标电极对和第四目标电极对，且所述第一目标电极对和所述第二目标电极对针对左侧海马区，所述第三目标电极对和所述第四目标电极对针对右侧海马区；获取所述目标对象的脑电特征；根据所述脑电特征生成刺激电波参数；根据所述刺激电波参数输出第一刺激电波至所述第一目标电极对、输出第二刺激电波至所述第二目标电极对、输出第三刺激电波至所述第三目标电极对、输出第四刺激电波至所述第四目标电极对，以干预所述目标对象的认知功能。

3、在本发明的一个具体实施例中，所述第一刺激电波的频率和所述第二刺激电波的频率不同，且所述第一刺激电波和所述第二刺激电波的频率差的范围为30~60赫兹；所述第三刺激电波的频率和所述第四刺激电波的频率不同，且所述第三刺激电波和所述第四刺激电波的频率差的范围为30~60赫兹。

4、在本发明的一个具体实施例中，所述第一刺激电波、所述第二刺激电波、所述第三刺激电波和所述第四刺激电波的频率均大于2000赫兹，所述第一刺激电波、所述第二刺激电波、所述第三刺激电波和所述第四刺激电波的振幅为2毫安。

5、在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述颅脑核磁共振影像和所述海马脑区信息生成目标电极对信息，具体包括：根据所述颅脑核磁共振影像生成对应的脑区分割模型和脑组织分割模型；根据所述脑区分割模型获取对应的所述海马脑区信息；根据所述脑组织分割模型得到前导联场矩阵；根据所述前导联场矩阵和所述海马脑区信息生成目标电极对信息。

6、在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述脑组织分割模型得到前导联场矩阵，具体包括：对所述脑组织分割模型进行网格划分生成多个有限元单位；对每个所述有限元单位赋予物理特性；对每个电极施加单位电流并根据赋予物理特性后的多个所述有限元单位得到所述前导联场矩阵。

7、在本发明的一个具体实施例中，所述对每个电极施加单位电流并根据赋予物理特性后的多个所述有限元单位得到所述前导联场矩阵，具体包括：定义形函数计算多个所述有限元单位对应的多个单元导纳矩阵；根据多个所述单元导纳矩阵生成整体导纳矩阵；对每个电极施加单位电流并根据所述整体导纳矩阵得到对应的多个节点电势向量；将多个所述节点电势向量组合生成所述前导联场矩阵。

8、在本发明的一个具体实施例中，所述定义形函数计算多个所述有限元单位对应的多个单元导纳矩阵，具体为：根据公式得到所述单元导纳矩阵；其中，是单元导纳矩阵，是积分符号，表示在单元的体积上进行积分，是材料的电导率，是形函数梯度的转置，是形函数梯度与积分体积微元的乘积。

9、在本发明的一个具体实施例中，所述根据所述前导联场矩阵和所述海马脑区信息生成目标电极对信息，具体为：根据所述海马脑区信息依次通过遗传算法、粒子群优化算法对所述前导联场矩阵进行优化迭代，最大化海马脑区的电场强度并抑制其他脑区的电场强度，得到所述目标电极对信息。

10、另一方面，本发明实施例还提供一种经颅电刺激干预认知功能的装置，包括：第一获取模块，用于获取目标对象的颅脑核磁共振影像和需要干预的海马脑区信息；第一生成模块，用于根据所述颅脑核磁共振影像和所述海马脑区信息得到电极放置位点中的目标电极对信息，所述目标电极对信息包括第一目标电极对、 第二目标电极对、第三目标电极对和第四目标电极对，且所述第一目标电极对和所述第二目标电极对针对左侧海马区，所述第三目标电极对和所述第四目标电极对针对右侧海马区；第二获取模块，用于获取所述目标对象的脑电特征；第二生成模块，用于根据所述脑电特征生成刺激电波参数；输出模块，用于根据所述刺激电波参数输出第一刺激电波至所述第一目标电极对、输出第二刺激电波至所述第二目标电极对、输出第三刺激电波至所述第三目标电极对、输出第四刺激电波至所述第四目标电极对，以干预所述目标对象的认知功能。

11、再一方面，本发明实施例还提供的一种经颅电刺激干预认知功能的装置，包括：波形发生器，所述波形发生器上设置有所述波形发生器上设置有第一电极对、第二电极对、第三电极对和第四电极对；脑电帽，所述脑电帽上设置有多个电极放置位点，所述第一电极对电连接所述多个电极放置位点中的第一目标电极对，所述第二电极对电连接所述多个电极放置位点中的第二目标电极对，所述第三电极对电连接所述多个电极放置位点中的第三目标电极对，所述第四电极对电连接所述多个电极放置位点中的第四目标电极对；以及处理器，电连接所述波形发生器，且所述处理器用于根据颅脑核磁共振影像和需要干预的海马脑区信息得到所述第一目标电极对、所述第二目标电极对、所述第三目标电极对和所述第四目标电极对，以及根据脑电特征生成刺激电波参数，并控制所述波形发生器根据所述刺激电波参数输出第一刺激电波至所述第一电极对、输出第二刺激电波至所述第二电极对、输出第三刺激电波至所述第三电极对、输出第四刺激电波至所述第四电极对。

12、由上可知，本发明实施例通过根据目标对应的颅脑核磁共振影像和需要干预的海马脑区信息以及脑电特征，从而得到目标电极对信息和刺激电波，目标电极对信息包括第一目标电极对、 第二目标电极对、第三目标电极对和第四目标电极对，通过第一目标电极对和第二目标电极对输出两个刺激电波以及第三目标电极对和第四目标电极对输出两个刺激电波可以有效地深部精准刺激左侧海马区和右侧海马区，从而干预认知功能，对目标对象的记忆力、理解力等认知功能进行改善。

技术特征：

1.一种经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述第一刺激电波的频率和所述第二刺激电波的频率不同，且所述第一刺激电波和所述第二刺激电波的频率差的范围为30~60赫兹；所述第三刺激电波的频率和所述第四刺激电波的频率不同，且所述第三刺激电波和所述第四刺激电波的频率差的范围为30~60赫兹。

3.如权利要求2所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述第一刺激电波、所述第二刺激电波、所述第三刺激电波和所述第四刺激电波的频率均大于2000赫兹，所述第一刺激电波、所述第二刺激电波、所述第三刺激电波和所述第四刺激电波的振幅为2毫安。

4.如权利要求1所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述根据所述颅脑核磁共振影像和所述海马脑区信息生成目标电极对信息，具体包括：

5.如权利要求4所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述根据所述脑组织分割模型得到前导联场矩阵，具体包括：

6.如权利要求5所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述对每个电极施加单位电流并根据赋予物理特性后的多个所述有限元单位得到所述前导联场矩阵，具体包括：

7.如权利要求6所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述定义形函数计算多个所述有限元单位对应的多个单元导纳矩阵，具体为：

8.如权利要求4所述的经颅电刺激干预认知功能的方法，其特征在于，所述根据所述前导联场矩阵和所述海马脑区信息生成目标电极对信息，具体为：

9.一种经颅电刺激干预认知功能的装置，其特征在于，包括：

10.一种经颅电刺激干预认知功能的装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明实施例提供经颅电刺激干预认知功能的方法和装置。所述方法包括：获取目标对象的颅脑核磁共振影像和需要干预的海马脑区信息；根据颅脑核磁共振影像和海马脑区信息得到电极放置位点中的目标电极对信息，目标电极对信息包括第一目标电极对、第二目标电极对、第三目标电极对和第四目标电极对，且第一目标电极对和第二目标电极对针对左侧海马区，第三目标电极对和第四目标电极对针对右侧海马区；获取目标对象的脑电特征；根据脑电特征生成刺激电波参数；根据刺激电波参数输出第一刺激电波至第一目标电极对、输出第二刺激电波至第二目标电极对、输出第三刺激电波至第三目标电极对、输出第四刺激电波至第四目标电极对。技术研发人员：蔚鹏飞,孙舟原,高鑫,王舟伟,叶倩君受保护的技术使用者：深圳中科华意科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27