[发明专利]基于DSP+FPGA的去DBS伪迹的局部场电位实时检测分析平台

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术，特别是一种基于DSP+FPGA的去DBS伪迹的局部场电位实时检测分析平台。

背景技术

帕金森病(Parkinson's Disease,PD)是一种退行性神经系统疾病，通常导致患者出现震颤、肌肉僵直、运动徐缓等严重的运动障碍。其发病率在60岁人群中高达26％，且随着年龄的增长将进一步增加，给患者家庭与社会都造成了极大的负面影响。深度脑刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)是目前治疗神经系统疾病(如帕金森、癫痫、肌张力障碍等)的一种有效临床手段。它通过向人脑深部核团注入高频电脉冲，对与神经系统疾病相关的过度同步的神经网络放电活动进行调制。

但是，由于缺少在DBS刺激同时对神经系统局部场电位的实时监测分析，所以临床上采用的DBS策略均属于开环形式，刺激参数只能依赖于临床医师经验，通过对患者行为表现进行观察而做出参数设定调整。因此，目前DBS参数无法根据患者病程发展及个体差异而自适应调整的现状始终制约着DBS疗效的改善，甚至不适合的DBS可能诱发患者出现步态不稳、认知障碍、语言功能损伤以及抑郁等严重的副作用。因此，在DBS刺激同时对局部场电位进行实时检测分析，利用局部场电位分析结果进行DBS刺激参数的闭环调节成了未来的发展方向。

发明内容

针对上述DBS治疗方法的局限性，为解决神临床经系统疾病治疗面临的现实困难，本发明的目的是提供一种基于DSP+FPGA的去DBS伪迹的局部场电位实时检测分析平台，实时检测帕金森患者刺激靶点处的局部场电位，通过分析局部场电位信号，监测病人当前状态。为根据实时局部场电位信号变化，进行DBS刺激参数自适应调整，实现闭环DBS提供了重要基础。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于DSP+FPGA的去DBS伪迹的局部场电位实时检测分析平台，其中：该分析平台包括有：用于局部场电位采集分析的下位机、上位机，所述下位机包括有DBS电极阵列，信号采集预处理电路，通道选择模块，ADC模块和FPGA芯片，DSP芯片和USB通讯模块；所述信号采集预处理电路通过DBS电极阵列对电极植入处电位进行采集和预处理得到去伪迹的局部场电位信号，FPGA芯片控制通道选择模块选定读取通道，并通过数模变换器ADC模块将场电位信号读取到FPGA芯片的FIFO中，DSP芯片对FIFO中的数据读取并进行分析处理；上位机通过C++编程实现人机交互界面，并通过USB通讯模块实现与DSP芯片的数据通讯。

在所述基于DSP+FPGA的去DBS伪迹的局部场电位实时检测分析平台中，通过人机交互界面对DBS电极通道是否进行采集进行设定，并通过USB通讯模块将设定值信息发送到DSP芯片，DSP芯片输出控制命令控制FPGA芯片进行数据采集，DSP芯片读取FIFO中采集到的数据，并进行数据处理分析，将处理结果通过USB通讯模块传输到人机交互界面中显示。

本发明的有益效果是实现了对局部场电位信号的实时采集、监测和分析，设计了兼具可视化的人机界面，提高了系统的灵活性和可操作性，能够实时监测病人状态，同时为研究闭环DBS提供了基础平台。其主要优点有：1、使用FPGA芯片控制数据采集，可保持高速率持续采集，保证利用采样值能还原局部场电位信号；2、使用DSP芯片，其最大工作频率为200MH，可满足实时检测分析运算要求；3、不需要特殊采集装置，利用已植入的DBS电极即可完成场电位信号获取，减少手术风险；4、容易与目前应用的DBS疗法相结合，实现闭环DBS，进而针对患者差异性，实现个性化治疗，实现对异常放电的闭环控制。

附图说明

图1为本发明的基于DSP+FPGA的去DBS伪迹的局部场电位实时检测分析平台系统结构示意图；

图2为本发明的DBS电极阵列；

图3为本发明的信号预处理电路模块；

图4为本发明的DSP数据处理模块；

图5为本发明的人机交互界面示意图。

图中：