本申請(qǐng)涉及人工智能領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種經(jīng)顱交流電刺激方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、經(jīng)顱交流電刺激(transcranial?alternating?current?stimulation，tacs)是一種創(chuàng)新的非侵入性腦刺激技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)大腦神經(jīng)元的交流電活動(dòng)，以頻譜特異性方式增強(qiáng)大腦內(nèi)源性神經(jīng)振蕩活動(dòng)。既往研究證明tacs產(chǎn)生的大腦刺激可以幫助實(shí)現(xiàn)提高心理功能，對(duì)受試者會(huì)產(chǎn)生不同心理功能的影響。

2、然而，tacs實(shí)際應(yīng)用往往受限于刺激參數(shù)個(gè)體化不足，其多以預(yù)先設(shè)定的參數(shù)開(kāi)展短時(shí)程持續(xù)神經(jīng)刺激調(diào)控，不考慮治療過(guò)程中生理活動(dòng)變化等反饋因素，是一種開(kāi)環(huán)式干預(yù)，此形式由于缺乏一定的調(diào)節(jié)靈活度可能導(dǎo)致過(guò)度刺激或引發(fā)副作用。

3、因此，如何設(shè)計(jì)一種經(jīng)顱交流電刺激方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化和高度個(gè)性化的調(diào)控，成為了本領(lǐng)域所需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，在第一方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N經(jīng)顱交流電刺激方法，所述方法包括：

2、動(dòng)態(tài)獲取受試者的腦電信號(hào)；

3、利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)所述腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析以確定受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，根據(jù)所述受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)；

4、根據(jù)所述電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)經(jīng)顱交流電刺激信號(hào)，以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述受試者的大腦活動(dòng)；

5、繼續(xù)動(dòng)態(tài)獲取經(jīng)電刺激后的受試者的腦電信號(hào)，以根據(jù)所述受試者的腦電信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)受試者的大腦活動(dòng)。

6、優(yōu)選的，在動(dòng)態(tài)獲取受試者的腦電信號(hào)之后，所述方法還包括：

7、對(duì)所述受試者的腦電信號(hào)進(jìn)行低通濾波和限幅處理。

8、優(yōu)選的，利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)所述腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析以確定受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，根據(jù)所述受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，包括：

9、實(shí)時(shí)接收所述受試者的腦電信號(hào)，并將所述受試者的腦電信號(hào)按照時(shí)間窗進(jìn)行標(biāo)記；

10、識(shí)別當(dāng)前腦電信號(hào)中的目標(biāo)狀態(tài)特征，根據(jù)當(dāng)前腦電信號(hào)中的目標(biāo)狀態(tài)特征得到當(dāng)前受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，并根據(jù)當(dāng)前受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率和上一個(gè)時(shí)間窗下受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)。

11、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型包括三層隱藏層。

12、進(jìn)一步優(yōu)選的，根據(jù)當(dāng)前受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率和上一個(gè)時(shí)間窗下受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，包括：

13、根據(jù)當(dāng)前受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率和上一個(gè)時(shí)間窗下受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，計(jì)算相鄰兩個(gè)時(shí)間窗下的目標(biāo)狀態(tài)變化量；

14、根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)變化量，得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)。

15、進(jìn)一步優(yōu)選的：

16、所述電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)包括：刺激頻率的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)和/或刺激強(qiáng)度的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)；

17、所述刺激頻率的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算式為：

18、ft+1＝ft―αf·δot；

19、所述刺激強(qiáng)度的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算式為：

20、it+1＝it―αi·δot；

21、其中，ft+1表示下一時(shí)刻所需的刺激頻率的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，ft表示當(dāng)前的刺激頻率的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，it+1表示下一時(shí)刻所需的刺激強(qiáng)度的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，it表示當(dāng)前的刺激強(qiáng)度的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，αf表示刺激頻率在迭代過(guò)程中的步長(zhǎng)，αi表示刺激強(qiáng)度在迭代過(guò)程中的步長(zhǎng)，δot表示目標(biāo)狀態(tài)變化量。

22、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述方法還包括：

23、計(jì)算調(diào)控結(jié)果獎(jiǎng)勵(lì)值，所述調(diào)控結(jié)果獎(jiǎng)勵(lì)值rt的計(jì)算式為：

24、reeg＝―δot＝―(ot―ot―1)；

25、rt＝w1·reeg+w2·rfeedback；

26、其中，reeg表示利用所述閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型調(diào)控目標(biāo)狀態(tài)的客觀評(píng)價(jià)值，rfeedback表示所述受試者對(duì)調(diào)控目標(biāo)狀態(tài)的主觀評(píng)價(jià)值，reeg和rfeedback的取值范圍為[0，1]，w1表示平衡reeg重要性的權(quán)重，w2表示平衡rfeedback重要性的權(quán)重，ot表示當(dāng)前受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，ot―1表示上一個(gè)時(shí)間窗下的受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率；

27、根據(jù)調(diào)控結(jié)果獎(jiǎng)勵(lì)值調(diào)整所述刺激頻率在迭代過(guò)程中的步長(zhǎng)和所述刺激強(qiáng)度在迭代過(guò)程中的步長(zhǎng)，計(jì)算公式為：

28、a′f＝af+η·rt·δot；

29、a′i＝ai+η·rt·δot；

30、其中，η表示所述閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型的學(xué)習(xí)率，a′f表示調(diào)整后的刺激頻率在迭代過(guò)程中的步長(zhǎng)，a′i表示調(diào)整后的刺激強(qiáng)度在迭代過(guò)程中的步長(zhǎng)。

31、進(jìn)一步優(yōu)選的，在利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型之前，所述方法還包括：

32、利用訓(xùn)練樣本訓(xùn)練所述閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，所述訓(xùn)練樣本中帶有所述目標(biāo)狀態(tài)特征和對(duì)應(yīng)的目標(biāo)狀態(tài)的概率，用以所述閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別腦電信號(hào)中的目標(biāo)狀態(tài)特征并確認(rèn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)狀態(tài)的概率。

33、優(yōu)選的，所述方法還包括：

34、將所述受試者的腦電信號(hào)和對(duì)應(yīng)的經(jīng)顱交流電刺激信號(hào)輸出至遠(yuǎn)程監(jiān)控端；

35、接收所述遠(yuǎn)程監(jiān)控端輸入的調(diào)節(jié)信號(hào)，以調(diào)節(jié)所述經(jīng)顱交流電刺激信號(hào)。

36、在第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種經(jīng)顱交流電刺激設(shè)備，所述設(shè)備包括：殼體、電極、數(shù)據(jù)處理端、用戶操作端和電源；

37、其中，所述電極用于捕獲受試者進(jìn)行腦電信號(hào)；

38、所述數(shù)據(jù)處理端包括處理器，用于實(shí)現(xiàn)如上述第一方面中所述方法。

39、本申請(qǐng)?zhí)峁┑慕?jīng)顱交流電刺激方法，利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋分析，以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)經(jīng)顱交流電刺激信號(hào)，從而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)受試者的大腦活動(dòng)，在此過(guò)程中，本申請(qǐng)可以實(shí)時(shí)收集和分析來(lái)自受試者的腦電信號(hào)，根據(jù)受試者的狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整刺激模式，為神經(jīng)元提供可控的刺激，有利于神經(jīng)回路的可塑性，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)顱交流電刺激的精準(zhǔn)化和高度個(gè)性化，提高了刺激效果并減少了可能引發(fā)的副作用。

40、本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種經(jīng)顱交流電刺激方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在動(dòng)態(tài)獲取受試者的腦電信號(hào)之后，所述方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)所述腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析以確定受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，根據(jù)所述受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型包括三層隱藏層。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，根據(jù)當(dāng)前受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率和上一個(gè)時(shí)間窗下受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型之前，所述方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

10.一種經(jīng)顱交流電刺激設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：殼體、電極、數(shù)據(jù)處理端、用戶操作端和電源；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種經(jīng)顱交流電刺激方法和設(shè)備。所述方法包括：動(dòng)態(tài)獲取受試者的腦電信號(hào)；利用閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析以確定受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率，根據(jù)受試者處于目標(biāo)狀態(tài)的概率得到電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)；根據(jù)電刺激的動(dòng)態(tài)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)經(jīng)顱交流電刺激信號(hào)，以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)受試者的大腦活動(dòng)；繼續(xù)動(dòng)態(tài)獲取經(jīng)電刺激后的受試者的腦電信號(hào)，以根據(jù)受試者的腦電信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)受試者的大腦活動(dòng)。根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，可以實(shí)時(shí)收集和分析來(lái)自受試者的腦電信號(hào)，根據(jù)受試者的狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整刺激模式，為神經(jīng)元提供可控的刺激，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)顱交流電刺激的精準(zhǔn)化和高度個(gè)性化。

技術(shù)研發(fā)人員：王剛,王卓崢,豐雷,趙希希,張曉東,李可遠(yuǎn),張愛(ài)民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安定醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8