基于脑功能成像的时域干涉非侵入式反馈刺激系统

本发明涉及脑功能成像的，具体地，涉及基于脑功能成像的时域干涉非侵入式反馈刺激系统。

背景技术：

1、基于脑功能成像的时域干涉非侵入式反馈刺激系统是一种技术系统，结合了脑功能成像和时域干涉技术，通过光学和电被用作刺激源，通过特定的刺激模式对脑区进行干涉。它可以提供实时的脑功能调控和反馈，有助于理解脑机制、治疗神经疾病以及改善认知和学习能力等方面的研究和应用。

2、时域干涉刺激技术是一种基于光学干涉原理的测量技术，用于研究物质的光学特性和表面形貌。它利用光的相位差来对生物体或物体进行刺激，并通过测量和分析干涉信号来获取相关的信息和反馈。时域干涉刺激系统可应用于多个领域，如生物医学研究、神经科学、光学显微成像等。在神经科学中，可以利用该系统对特定脑区进行刺激，探索脑功能和神经回路的工作机制。其优点在于非侵入性、高分辨率和实时性。它提供了一种精确控制和测量刺激效果的方式，对于研究和应用中的刺激实验具有重要的意义。

3、时域干涉刺激系统在神经科学研究中也存在一些弊端：

4、局限于表面测量：时域干涉刺激系统通常只能对大脑的表面进行测量和刺激，难以直接观察和干预深层脑结构的活动。这限制了对深层脑区功能和连接的研究，而这些区域对于理解神经系统的整体功能至关重要。

5、空间分辨率有限：尽管时域干涉刺激系统可以提供一定的空间分辨率，但其分辨率仍然有限。对于具有复杂的脑回路和细微的功能区域的研究，可能需要更高分辨率的成像技术来获得更精确的数据。

6、信号受到干扰：时域干涉刺激系统对外界光线、振动和其他干扰源敏感。这些干扰因素可能会对信号质量造成干扰，导致信号的稳定性和准确性下降，影响数据的可靠性和解释。

7、依赖于固定参考点：时域干涉刺激系统通常需要使用一个固定的参考点来进行干涉信号的测量。这可能导致参考点的选择对结果产生影响，并且可能难以保持参考点的稳定性。这可能对结果的可重复性和可比性造成挑战。

8、对实验参与者的限制：时域干涉刺激系统通常需要实验参与者在受限制的环境中进行实验，例如在静止状态下或头部固定的情况下。这可能限制了实验参与者的自然行为和脑活动，可能会影响研究结果的外部有效性。

9、因此，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于脑功能成像的时域干涉非侵入式反馈刺激系统。

2、根据本发明提供的一种基于脑功能成像的时域干涉非侵入式反馈刺激系统，包括：自适应电极帽、通道端口、信息汇总及换向装置、处理系统主机、近红外刺激与数据反馈面板、时域干涉刺激面板及功能主机；

3、所述自适应电极帽上设置有通道端口，所述自适应电极帽与信息汇总及换向装置相连接，所述功能主机上设置有处理系统主机、近红外刺激与数据反馈面板、时域干涉刺激面板，所述信息汇总及换向装置与处理系统主机相连接；

4、所述自适应电极帽是用于脑功能记录的装置，所述自适应电极帽上安装了多个电极端口，进行脑功能状态检测和特定脑区的特异性刺激；

5、所述通道端口为自适应电极帽上用于连接电极到数据采集系统的接口；所述通道端口位于电极帽上的不同位置，每个端口对应一个电极通道；每个通道端口包含多个引脚或插孔，用于连接电极的导线或插针；所述导线传输近红外探头记录的脑功能信息到数据采集设备；

6、所述信息汇总及换向装置将来自脑部不同来源或渠道的信息聚集、整合和汇总以获取全面的视图或洞察；通过将来自多个来源的信息整合在一起，识别出趋势、模式、异常或相关性，支持准确的判断和决策；

7、所述处理系统主机是基于脑功能成像的时域干涉非侵入式反馈刺激系统的核心，控制和协调近红外脑功能成像系统与时域干涉刺激系统的各个部件，执行用户的指令和处理数据；进行算术和逻辑运算，并与其他系统组件进行通信；

8、所述近红外刺激与数据反馈面板显示和提供脑功能实时情况反馈信息的面板或界面；

9、所述时域干涉刺激面板提供时空刺激模式，激活或抑制特定的脑区域或神经元群体；通过根据所述反馈信息控制刺激面板中的光源激发模式和参数，调节光的强度、频率和持续时间，进行神经刺激；

10、所述功能主机为执行脑功能实时监测与适应性干涉刺激的主要组件，并外设多种输入输出信息接口，进行信息闭环交互。

11、优选地，还包括：分析控制处理系统、位移单元、时域干涉刺激单元和近红外刺激与数据反馈单元、实验中心数据，所述实验中心数据连接所述近红外刺激与数据反馈单元，并通过辅助电路影响所述时域干涉刺激单元的实际输出。

12、优选地，所述近红外刺激与数据反馈单元还包括：生理功能评分、刺激效果评分及脑区反应评分；

13、生理功能评分：根据所述实验中心数据进行评分，并根据评分结果输出辅助控制信号，生成评分以反馈生理功能。

14、优选地，刺激效果评分：根据所述分析控制处理系统数据进行评分，并根据评分结果输出控制信号，以根据所述控制信号控制所述时域干涉刺激单元进行及时刺激，生成评分以反馈刺激效果。

15、优选地，脑区反应评分：根据所述近红外刺激与数据反馈面板进行评分，实时进行脑区功能分析并评分，生成一评分以反馈脑区的刺激状态。

16、优选地，所述自适应电极帽具有自适应设计，能够适应不同头部形状和尺寸。

17、优选地，所述脑功能成像的设备采用近红外光谱成像技术，实时监测脑部活动和血氧水平的变化；近红外光谱成像技术基于近红外光的特性，通过探测头皮表面的光散射和吸收，获取脑部的功能活动信息。

18、优选地，所述近红外刺激与数据反馈单元能够根据个体的脑活动模式和刺激效果进行动态调整；通过对脑功能成像数据和刺激效果的分析，近红外刺激与数据反馈单元能够智能地适应每个个体的特定需求；近红外刺激与数据反馈单元进行如下方面的操作：

19、数据分析：对脑功能成像数据进行实时分析，获取个体的脑活动模式和响应；通过数据分析，近红外刺激与数据反馈单元能够了解个体的脑活动特征和脑区的功能需求。

20、优选地，反馈参数调整：基于数据分析的结果，近红外刺激与数据反馈单元调整反馈参数，包括反馈强度、频率、形式；根据个体的脑活动模式和刺激效果，实时优化反馈参数；

21、实时反馈：近红外刺激与数据反馈单元通过音频、视觉、触觉或其他感觉刺激的形式，将反馈信号实时传递给使用者；反馈信号是基于个体的脑活动模式和刺激效果而生成的。

22、优选地，所述时域干涉刺激单元实时根据脑功能成像数据进行刺激输出，进行脑功能调控；时域干涉刺激单元基于时域干涉技术，利用脑功能成像数据中的信息进行刺激参数的计算和调整，产生具有定制化特点的刺激输出；刺激输出具有个性化和精确性，能够根据个体的脑活动状态和需求进行调整，进行脑功能调控。

23、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

24、1、本发明解决了根据个体的脑功能成像数据实时计算和调整刺激参数，从而实现个性化的脑功能调控；通过分析脑活动特征和模式，系统能够生成精确的刺激参数，以针对性地影响特定脑区和脑活动模式；这种精确的刺激效果有助于提升脑功能调控的效果和效率；通过采用主要功能电路可以快速响应个体的脑活动变化，并及时调整刺激参数，以适应变化的脑功能需求；时域干涉刺激系统基于脑功能成像技术，不需要侵入性手术或装置，通过外部刺激和数据反馈实现脑功能调控，具有较高的安全性和可接受性；采用时域干涉刺激解决了传统脑功能调控方法的局限性，实现了个性化、精确、实时且非侵入性的脑功能调控效果；

25、2、本发明通过结合脑功能成像和时域干涉刺激技术，实现了对脑部活动的实时监测和刺激的精确调控；

26、3、本发明通过脑功能成像数据的分析，能够提取个体化的脑部活动特征，实现对功能网络或区域的精确刺激调节；

27、4、本发明刺激系统的设计兼顾了非侵入性和可调节性，使其适用于脑功能研究、神经调控和临床治疗等领域；

28、5、本发明系统可应用于脑功能研究、神经调控治疗、认知增强等多个领域，具有广阔的应用前景。