本发明涉及的eeg信号识别技术领域，特别是涉及一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法、系统。
背景技术：
阿尔茨海默病(ad)是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征，病因迄今未明。65岁以前发病者，称早老性痴呆；65岁以后发病者称老年性痴呆。现有筛查阿尔兹海默症的方法：
1、药物治疗、干细胞治疗，成本较高，且容易产生副作用。其中药物治疗的原理主要是：胆碱酯酶抑制、抗蛋白磷酸化、神经营养和促进神经生长的药物，其起效周期长，容易产生各类适应症等副作用。干细胞移植治疗，是通过神经干细胞的移植，促进神经元再生的治疗方法，其手术难度大，风险高。
2、光照和声波干预、认知疗法，其效果存在较大争议，且一般只能针对轻度、早期ad使用；该类方法的原理是利用外界常规刺激，引导神经元活性增加以及神经连接加强。该类方法起效速度缓慢，效果不易明确。
因此，目前尚无通过eeg信号对阿尔兹海默症进行判别、监控，并通过经颅直流电刺激进行反馈调节的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法、系统，以实现解决针对用户阿尔兹海默发病的治疗、干预效果较差、生效较慢的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，包括：
神经调控仪采集用户的eeg信号，并对采集到的eeg信号进行预处理，然后传输到终端算法系统；
终端算法系统对大脑功能状态进行判别，推测脑功能异常反应区域，最终生成刺激方案，发送到神经调控仪；
神经调控仪将经颅直流电刺激tdcs发出，对用户头皮进行调节。
优选的，所述终端算法系统利用特征库识别的方式，结合深度学习算法来对异常脑部功能活动进行判别，推测异常反应区域。
优选的，所述终端算法系统依据eeg信号提取得到大脑功能紊乱判别结果，并定位病灶，通过大脑功能紊乱判别结果和病灶计算得到刺激方案。
优选的，所述刺激方案根据具体的发病形式，选择阳极或者阴极刺激模式，并根据具体的病灶范围，选择刺激发生的流入点和流出点，并在神经调控仪中的刺激引导装置上进行综合排布。
优选的，所述神经调控仪包括记录电极、固定帽、刺激引导装置、导线、电路设备；刺激方案由终端算法系统传输到神经调控仪中的电路设备，生成具体的模拟刺激信号，所述模拟刺激信号包括实际发生的经颅直流电刺激tdcs的电流强度、时长、发生点位。
优选的，所述预处理包括放大、去噪、滤波。
优选的，所述电路设备将模拟刺激信号传输至所述刺激引导装置，形成经颅直流电刺激tdcs；经颅直流电刺激tdcs通过所述刺激引导装置进行发出，并根据头皮阻抗进行稳流调节。
优选的，所述经颅直流电刺激tdcs发生时，所述神经调控仪中的记录电极同步工作，以对刺激后的脑部功能改变进行监测。
本发明还提供一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控系统，用于实现上述方法，包括：
神经调控仪，用于采集用户的eeg信号，并对采集到的eeg信号进行预处理，然后传输到终端算法系统；将经颅直流电刺激tdcs发出，对用户头皮进行调节；
终端算法系统，用于对大脑功能状态进行判别，推测脑功能异常反应区域，最终生成刺激方案，发送到神经调控仪。
本发明所提供的一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法、系统，通过采用智能化监测和定点干预方法，针对阿尔兹海默症发病的时段和主要病灶区域，利用tdcs技术增强相应区域神经细胞活性、突触连接强度，达到对阿尔兹海默症病情的控制和缓和，同时尽可能地降低了副作用，显著改善患者病情。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法流程图；
图2为本发明所提供的神经调控仪结构图；
图3为本发明所提供的tdcs刺激与反馈优化原理图；
图4为本发明所提供的一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控系统原理图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法、系统，以实现解决针对用户阿尔兹海默发病的治疗、干预效果较差、生效较慢的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法流程图。图2为本发明所提供的神经调控仪结构图。基于本方法，具体实施流程如下：
1、神经调控仪通过记录电极记录实时脑电eeg信号，并对采集到的eeg信号进行预处理，然后传输到终端算法系统；
其中，对原始eeg数据的采集中，所采用的神经调控仪为带有若干电极、刺激装置及集成电路的头戴式(帽子)装置，其组成包括了记录脑电的电极、刺激引导和发生装置、导线、固定帽及电路设备。刺激引导装置结构优选为网状结构，材质优选为生物亲和塑料包裹导电铜丝，能实现全局和局部范围对穿激活微弱直流电通路，刺激发生装置为接触头皮的一系列导体表面。此外，记录电极采用干电极形式，材质优选为agcl镀层爪型金属。点位按照10-20国际系统，24点位分布。脑电图eeg是脑神经细胞电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电信号中包含了大量的生理与疾病信息,在临床医学方面,脑电信号处理不仅可为某些脑疾病提供诊断依据,而且还为某些脑疾病提供了有效的治疗手段。
电路设备实现eeg信号收集、去噪、编码等过程，并发送到终端算法系统，并收集刺激指令，生成模拟刺激信号，传输到刺激引导装置，形成tdcs刺激。经颅直流电刺激(transcranialdirectcurrentstimulation，tdcs)：是一种非侵入性的，利用恒定、低强度直流电(1～2ma)调节大脑皮层神经元活动的技术。刺激方式包括3种，即阳极刺激、阴极刺激和伪刺激。阳极刺激通常能增强刺激部位神经元的兴奋性，阴极刺激则降低刺激部位神经元的兴奋性。伪刺激多是作为一种对照刺激。tdcs技术在神经康复领域中的应用逐渐得到推广，研究发现，tdcs不仅对于运动障碍、认知障碍、失语症以及老年痴呆、帕金森病等都有不同的治疗作用，也对于精神健康、情绪调控等方面具有一定作用，是一项非常有发展前景的无创性脑刺激技术。
神经调控仪通过记录电极收集全脑广泛点位的eeg信号，进行处理，对异常脑部功能活动进行判别。信号预处理包括放大、去噪、滤波，在前端电路设备中实现。神经调控仪对信号完成编码后，通过蓝牙、wifi，4g或者5g等方式传输到终端算法系统。较优的，本方案中，采用蓝牙传输方式。
2、终端算法系统对大脑功能状态进行判别，推测脑功能异常反应区域，最终生成干预方案即刺激方案，发送到神经调控仪。具体步骤为：
(1)根据实时eeg信号记录和分析，提取得到的大脑功能紊乱判别结果，并定位的病灶，计算得到刺激方案的具体实施形式。
其中，终端算法系统判别脑功能异常的发生与病灶，具体利用特征库识别的方式，结合深度学习算法，判别大脑功能的异常，判别出用户大脑功能状态和脑部异常反应区域后，终端算法系统最终生成调控干预方案即刺激方案，发送到刺激调控仪。具体的，终端算法系统利用深度学习算法判别局部异常包括认知紊乱、记忆提取紊乱等，利用模拟生成算法推测异常反应区域。
tdcs的原理中，以阳极刺激作为增强局部脑活动的功能代表，阴极刺激作为减弱局部脑活动的功能代表；根据病灶的形式，可将ad发病模式区分为局部记忆功能难以激活、过高激活和混乱的记忆功能、认知功能失调；根据具体的发病形式，选择阳极或者阴极刺激模式，根据具体的病灶范围，选择刺激发生的流入点和流出点，并在网状引导装置上进行综合排布。
(2)刺激方案传输到设备的电路前端芯片，生成具体的模拟信号。
其中，传输方式本实施例优选为蓝牙方式。刺激模拟信号内容包括实际发生tdcs的电流强度、时长、发生点位；模拟信号的伏值大小优选为ma级别，数字为1-50；此外，模拟信号需要进行稳流调节，该步骤通过电路系统中的阻抗识别系统，匹配其输入电压。
3、神经调控仪将经颅直流电刺激tdcs发出，对用户头皮进行调节。
其中，刺激信号即tdcs通过刺激引导装置中的导体进行发出，并根据头皮阻抗进行稳流调节。导体优选为接触式铜线。神经调控指利用植入性或非植入性技术，采用电刺激或药物手段改变中枢神经、外周神经或自主神经系统活性从而来改善患病人群的症状，提高生命质量的生物医学工程技术。包括脊髓刺激(scs)、脑深部电刺激(dbs)、周围神经刺激(pns和vns)以及脑皮层刺激(cs)等治疗技术。
本方法通过采用智能化监测和定点干预方法，针对阿尔兹海默症发病的时段和主要病灶区域，利用tdcs技术增强相应区域神经细胞活性、突触连接强度，达到对阿尔兹海默症病情的控制和缓和，同时尽可能地降低了副作用，显著改善患者病情。
如图3所示，本实施例为了提升调控的准确性，优化调控效果，在刺激信号发生时，设置eeg记录电极同步工作，对调控效果进行反馈，并针对性地对刺激信号进行调整。此时，记录电极将信号包可以10秒为单位，进行编码传输，而系统则每10秒对刺激后的脑部功能改变进行监测。根据病灶紊乱的实时反馈程度，从而调节刺激的发生持续、功率大小。
另外，在刺激实施后10分钟，还可以依据用户自评的认知功能改善，结合改善算法来对调控效果进行优化。其中，用户的自评包括：记忆力评价、数学能力评价、平衡能力评价，脑部感受评价、刺激舒适度和体感评价，收到改善的算法包括：eeg对大脑局部功能紊乱的识别算法，病灶定位算法，干预强度生成算法。优化方法包括：数据增强，数据擦除，前端数据延展。
本发明基于便携式bci监测与刺激设备，采用监测加定点干预方法，针对ad发病的时段和主要病灶区域，利用tdcs技术增强相应区域神经细胞活性、突触连接强度，达到对ad病情的控制和缓和，同时尽可能地降低了副作用。患者在日常生活中佩戴设备，即能实现对其ad发病的实时监测与干预，并实时起效，提升其认知、记忆等主要神经能力，长期效果则是显著改善患者ad病情程度。本方法本质上是一套智能的神经调控系统。
请参考图4，图4为本发明所提供的一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控系统原理图，该系统用于实现上述方法，包括：
神经调控仪101，用于采集用户的eeg信号，并对采集到的eeg信号进行预处理，然后传输到终端算法系统；将经颅直流电刺激tdcs发出，对用户头皮进行调节；
终端算法系统102，用于对大脑功能状态进行判别，推测脑功能异常反应区域，最终生成刺激方案，发送到神经调控仪。
可见，本系统通过采用智能化监测 定点干预方法，针对阿尔兹海默症发病的时段和主要病灶区域，利用tdcs技术增强相应区域神经细胞活性、突触连接强度，达到对阿尔兹海默症病情的控制和缓和，同时尽可能地降低了副作用，显著改善患者病情。
对于本发明提供的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控系统的介绍请参照前述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法、系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
1.一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
神经调控仪采集用户的eeg信号，并对采集到的eeg信号进行预处理，然后传输到终端算法系统；
终端算法系统对大脑功能状态进行判别，推测脑功能异常反应区域，最终生成刺激方案，发送到神经调控仪；
神经调控仪将经颅直流电刺激tdcs发出，对用户头皮进行调节。
2.如权利要求1所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述终端算法系统利用特征库识别的方式，结合深度学习算法来对异常脑部功能活动进行判别，推测异常反应区域。
3.如权利要求1所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述终端算法系统依据eeg信号提取得到大脑功能紊乱判别结果，并定位病灶，通过大脑功能紊乱判别结果和病灶计算得到刺激方案。
4.如权利要求1所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述刺激方案根据具体的发病形式，选择阳极或者阴极刺激模式，并根据具体的病灶范围，选择刺激发生的流入点和流出点，并在神经调控仪中的刺激引导装置上进行综合排布。
5.如权利要求1所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述神经调控仪包括记录电极、固定帽、刺激引导装置、导线、电路设备；刺激方案由终端算法系统传输到神经调控仪中的电路设备，生成具体的模拟刺激信号，所述模拟刺激信号包括实际发生的经颅直流电刺激tdcs的电流强度、时长、发生点位。
6.如权利要求1所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述预处理包括放大、去噪、滤波。
7.如权利要求5所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述电路设备将模拟刺激信号传输至所述刺激引导装置，形成经颅直流电刺激tdcs；经颅直流电刺激tdcs通过所述刺激引导装置进行发出，并根据头皮阻抗进行稳流调节。
8.如权利要求5所述的基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控方法，其特征在于，所述经颅直流电刺激tdcs发生时，所述神经调控仪中的记录电极同步工作，以对刺激后的脑部功能改变进行监测。
9.一种基于eeg信号的阿尔兹海默症神经调控系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法，包括：
神经调控仪，用于采集用户的eeg信号，并对采集到的eeg信号进行预处理，然后传输到终端算法系统；将经颅直流电刺激tdcs发出，对用户头皮进行调节；
终端算法系统，用于对大脑功能状态进行判别，推测脑功能异常反应区域，最终生成刺激方案，发送到神经调控仪。
技术总结