用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统及其控制方法

本发明涉及医疗，具体涉及一种用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统及其控制方法。

背景技术：

1、耳鸣是一种常见的听觉异常现象，其特征是在没有外部声音刺激的情况下存在声音的感知，通常被描述为耳部或头部的铃声、嗡嗡声、嘶嘶声或哨声，可以是间歇性、持续性的或反复发作性的；其痛苦程度因人而异，包括从轻微恼人到严重影响生活质量等。耳鸣病因包括噪声、听力损失、耳毒性药物、耳部感染以及其他神经系统或心血管疾病。耳鸣的病理生理特征复杂，一般认为是听觉外周和中枢神经系统中神经可塑性改变引起异常神经活动，导致没有实际听觉信号的情况下被错误地感知为声音。

2、尽管耳鸣的发病机制尚未完全阐明，但越来越多的证据表明，耳鸣不仅仅是一个局部的听觉问题，而是涉及广泛的中枢神经系统功能失调。这些功能失调包括听觉皮层的过度兴奋、注意力网络的异常激活、默认网络的失调以及边缘系统的参与。此外，耳鸣患者常伴有焦虑、抑郁等情绪障碍，提示情绪调节相关脑区的功能紊乱。

3、传统的耳鸣治疗方法，如掩蔽治疗、声音治疗等，主要针对耳鸣的听觉特征，疗效有限。随着对耳鸣中枢机制认识的深入，神经调控技术在耳鸣治疗中得到越来越多的关注和应用。

4、重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation，rtms)作为一种安全、无创、可重复的神经调控技术，为耳鸣的治疗提供了新的可能。rtms利用电磁感应原理，通过置于头皮上的线圈产生磁场，在大脑皮层和深部结构中诱导电流，从而调节神经元的兴奋性和突触可塑性。根据刺激频率的不同，rtms可分为低频(≤1hz)和高频(≥5hz)刺激。一般认为，低频rtms具有抑制皮层兴奋性的作用，而高频rtms具有兴奋皮层的作用。在耳鸣治疗中，低频rtms多应用于抑制过度兴奋的听觉皮层，而高频rtms则用于激活背外侧前额叶等与情绪调节和注意力控制相关的区域。

5、目前在rtms治疗耳鸣时，通常由工作人员来治疗前调整好rtms的刺激参数，用固定的刺激参数来完成整个治疗过程，但由于耳鸣自身的异质性以及患者的个体差异大，导致疗效存在较大的个体差异；也就是说无法根据患者的个体特点和病情，制定个性化的rtms治疗方案，导致了一部分患者的rtms治疗的疗效不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统、控制方法及介质；在受试者进行rtms治疗的过程中，基于参数预测模型，结合受试者多模态的个体特征数据、当前刺激参数以及在当前刺激参数下受试者所给出的反馈数据，不断地优化调整rtms装置的刺激参数，实现了闭环自适应的rtms刺激参数的动态优化，使得rtms刺激参数最终能够与受试者的个体情况相适应，以达到更好的个体化rtms治疗效果，提高了rtms治疗耳鸣的有效性和个体化精准程度。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，包括：磁刺激装置，用于接收控制模块的磁刺激指令，并根据磁刺激指令中的刺激参数产生相应的磁脉冲；信息获取模块，用于获取受试者的个体特征数据；反馈模块，用于采集受试者在当前刺激参数下的反馈数据；控制模块，包括一训练好的参数预测模型，参数预测模型根据输入的受试者的个体特征数据、当前刺激参数、以及反馈数据预测生成目标刺激参数，以便向磁刺激装置发送下一磁刺激指令。

3、在一种实施方式中，参数预测模型为通过随机森林构建的多目标回归模型。

4、在一种实施方式中，控制模块在参数预测模型生成目标刺激参数后，结合预设的优化目标函数、以及反馈数据，采用强化学习策略调整目标刺激参数。

5、在一种实施方式中，参数预测模型为基于强化学习策略的模型；参数预测模型被配置为执行以下指令，以预测生成目标刺激参数：基于当前刺激参数与反馈数据，获取各不同调整动作的奖励函数；基于各不同调整动作的奖励值，选取最优调整动作；基于最优调整动作，得到目标刺激参数。

6、在一种实施方式中，基于强化学习策略的模型还设置了约束规则，基于强化学习策略的模型在约束规则范围内选择最优调整动作。

7、在一种实施方式中，磁刺激装置产生的磁场脉冲频率范围为0.5hz～50hz。

8、在一种实施方式中，奖励值根据预测反馈数据中耳鸣残疾特征量的变化值、耳鸣影响特征量的变化值、视觉模拟特征量的变化值以及耳鸣最小掩蔽集特征量的变化值进行计算。

9、在一种实施方式中，参数预测模型的训练方式如下：获取若干个用户的训练样本数据，训练样本数据包括：用户的个体特征数据、用户经颅磁刺激治疗的刺激参数以及用户在刺激参数下治疗前后的反馈数据；构建以用户的个体特征数据、刺激参数以及刺激参数对应的反馈数据为输入、以目标刺激参数为输出的参数预测模型；利用若干个用户的训练样本数据对参数预测模型进行训练，得到最终的参数预测模型。

10、在一种实施方式中，个体特征数据包括以下至少之一：在不同频率下的听力阈值特征、耳鸣严重程度特征、耳鸣声的类型特征、最小隐蔽集特征以及个体状态特征。

11、在一种实施方式中，目标刺激参数包括以下至少之一：刺激强度、刺激频率、刺激脉冲数以及刺激位置。

12、在一种实施方式中，该用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统还包括：预处理模块，用于将受试者的个体特征数据、当前刺激参数、以及反馈数据进行预处理。

13、本申请还公开了一种重复经颅磁刺激系统的控制方法，包括：接收磁刺激指令，并根据磁刺激指令中的刺激参数控制磁刺激装置产生相应的磁脉冲；获取受试者在当前刺激参数下的反馈数据；将当前刺激参数、反馈数据、以及预先获取的受试者的个体特征数据输入训练好的参数预测模型，得到调整后的目标刺激参数；根据目标刺激参数生成下一磁刺激指令发送给磁刺激装置。

14、在一种实施方式中，该重复经颅磁刺激系统的控制方法，还包括：采集受试者的个体特征数据；基于受试者的个体特征数据确定初始磁刺激参数。

15、最后，本申请还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器运行时执行上述任一项的重复经颅磁刺激系统的控制方法步骤。

技术特征：

1.一种用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述参数预测模型为通过随机森林构建的多目标回归模型。

3.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述控制模块在所述参数预测模型生成目标刺激参数后，结合预设的优化目标函数、以及所述反馈数据，采用强化学习策略调整所述目标刺激参数。

4.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述参数预测模型为基于强化学习策略的模型；所述参数预测模型被配置为执行以下指令，以预测生成目标刺激参数：

5.根据权利要求4所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述基于强化学习策略的模型还设置了约束规则，所述基于强化学习策略的模型在所述约束规则范围内选择最优调整动作。

6.根据权利要求2所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述磁刺激装置产生的磁场脉冲频率范围为0.5hz～50hz。

7.根据权利要求4所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述奖励值根据所述预测反馈数据中耳鸣残疾特征量的变化值、耳鸣影响特征量的变化值、视觉模拟特征量的变化值以及耳鸣最小掩蔽集特征量的变化值进行计算。

8.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述参数预测模型的训练方式如下：

9.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述个体特征数据包括以下至少之一：在不同频率下的听力阈值特征、耳鸣严重程度特征、耳鸣声的类型特征、最小隐蔽集特征以及个体状态特征。

10.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，所述目标刺激参数包括以下至少之一：刺激强度、刺激频率、刺激脉冲数以及刺激位置。

11.根据权利要求1所述的用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统，其特征在于，还包括：

12.一种重复经颅磁刺激系统的控制方法，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的重复经颅磁刺激系统的控制方法，其特征在于，还包括：

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求12-13任一项所述的重复经颅磁刺激系统的控制方法步骤。

技术总结本发明实施例提供了一种用于耳鸣治疗的重复经颅磁刺激系统及其控制方法，涉及医疗技术领域。其中系统包括：磁刺激装置，用于接收控制模块的磁刺激指令，并根据磁刺激指令中的刺激参数产生相应的磁脉冲；信息获取模块，用于获取受试者的个体特征数据；反馈模块，用于采集受试者在当前刺激参数下的反馈数据；控制模块，包括一训练好的参数预测模型，参数预测模型根据输入的受试者的个体特征数据、当前刺激参数、以及反馈数据预测生成目标刺激参数，以便向磁刺激装置发送下一磁刺激指令。本发明中，实现了闭环自适应的rTMS刺激参数的动态优化，使得rTMS刺激参数最终能够与受试者的个体情况相适应，以达到更好的个体化rTMS治疗效果。技术研发人员：李华伟,孙珊,张允钟,杨龙,唐冬梅,屈寅弘受保护的技术使用者：复旦大学附属眼耳鼻喉科医院技术研发日：技术公布日：2024/11/4