[发明专利]建构个人化神经刺激模型的系统及方法

说明书

技术领域

本发明有关一种建构神经刺激模型的系统及方法，尤指建构个人化神经刺激系统模型的系统及方法。

背景技术

现代医学科技发达，神经刺激系统(neural stimulator systems)已被广泛应用，如人工电子耳(cochlear implant，CI)、脑电深层刺激(deep brain stimulation，DBS)、脊髓电刺激(spinal cord stimulation，SCS)、迷走神经刺激(vagus nerve stimulation，VNS)、人工视网膜(retinal prosthesis)或心脏节率器(heart pace maker)等。这些系统主要原理为通过植入的微电极发出微量电流，达到刺激神经或改变细胞放电模式的目的。然而神经刺激系统植入后的效能难以预测，不同植入者之间也有个别差异，加上植入者人数不多，临床实验也有一定危险性，使得神经刺激系统的研发工作有诸多困难。因此，若能建构出模拟个人身体的生理信号反应的神经刺激模型，则进行神经刺激系统的模拟、研究与分析将会更为简易。

如图1所示，为现有建构神经刺激模型的流程图。由于这些神经刺激系统已经有植入式电极可以协助测量生理信号，用作建构出模型以模拟其神经刺激系统的反应。在步骤S11中，以有限元素法或其它数值方法方法建构神经刺激系统的一般模型。在步骤S12中，设定此神经刺激系统一般模型的模型参数默认值。在步骤S13中，利用已设定模型参数默认值的神经刺激模型，模拟个体的神经刺激反应。

请参阅图2，为人体耳朵的结构图。一般而言，人体耳朵2具有负责收集声音的耳廓，可将声音传到外耳道21，外耳道21是一个共振结构，会让声音在里面共振，然后传到充满空气的中耳耳膜22。中耳耳膜22上面接听小骨，把信号扩大之后，传送到内耳23的卵圆窗。内耳23充满液体，而卵圆窗的振动会促使液体流动，进而刺激听毛细胞24使他们弯曲进而发出电流神经信号。接着，两耳神经信号经由听觉神经25整合后往大脑的听觉中枢传送，因此转化为听觉。前述说明为人耳将声音转化为听觉的流程。然而，若听觉神经25或听毛细胞24受损时，则需要使用人工电子耳系统。一般而言，人工电子耳系统将声音转换为听觉的步骤与方法为：声音经过麦克风，语言处理器，传送器，然后进入耳内。此转换过程，在内耳的耳蜗部分是以电流形式产生。而人工电子耳系统的原理为在耳蜗里植入电极，以微量电流取代听毛细胞，刺激残存听神经，以达到声音传递目的。因此，根据上述原理，为能达到模拟与分析的目的，可建构出如图1、2所述的神经刺激模型，以模拟人工电子耳系统的神经刺激反应。

然而，此神经刺激系统为一般通用的模型，并无法精密准确的反应不同人类个体的神经刺激反应。由于每个人的量测电生理信号并不完全相同，因此造成套用一般神经刺激模型时无法区别不同个体的神经刺激反应信号的差异性。

因此，如何克服现有技术中上述的问题而建构出个人化的神经刺激模型，已成为目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的主要目的，在于提供一种建构个人化神经刺激模型的方法，该方法包含以下步骤：1)量测个人的电生理信号，且建立具有预设的模型参数的个人化神经刺激模型，其中，该个人化神经刺激模型依据该模型参数产生人体生理参数；以及2)分析该模型所产生的人体生理参数并根据参数优化算法调整该模型的模型参数，从而使该个人化神经刺激模型所输出的人体生理参数匹配于所量测的该电生理信号。

另外，本发明更提供一种建构个人化神经刺激模型的系统，包括：信号量测模块，用以量测个人的电生理信号；模型产生器，用以产生具有预设的模型参数的个人化神经刺激模型，使该个人化神经刺激模型依据该模型参数产生人体生理参数；分析模块，用以分析并比较该个人化神经刺激模型所输出的人体生理参数及该信号量测模块所量测的该电生理信号；以及优化模块，利用参数优化算法调整该模型参数，从而使该个人化神经刺激模型依据调整后的模型参数所输出的人体生理参数匹配于所量测的该电生理信号。

由上述可知，本发明的建构个人化神经刺激模型的系统及方法，可根据不同的个体建构适用于个人的神经刺激模型，以改善现有技术中仅能以一般模型模拟个人神经刺激系统的方法，进而使个人化神经刺激系统的研究与分析将会更为简易与准确。

附图说明

图1为现有建构神经刺激模型的流程图；

图2为人体耳朵结构图；

图3为本发明建构个人化神经刺激模型的方法流程图；

图4为人工电子耳的电极阵列的等效电路示意图；