[发明专利]一种基于脑磁图与脑电图的儿童ASD诊断装置

权利要求书

1.一种基于脑磁图与脑电图的儿童ASD诊断装置，其特征在于，包括：磁屏蔽系统、头戴式脑电图与脑磁图阵列式传感器系统、脑电图数据采集系统与脑磁图数据采集系统、感官刺激系统、信号处理和数据分析系统；

所述磁屏蔽系统包括：包括用于屏蔽地磁环境的被动屏蔽子系统以及用于抵消屏蔽房内静态剩磁和梯度磁场的主动屏蔽子系统；被动屏蔽子系统采用多层高磁导率坡莫合金板构筑屏蔽房墙壁，屏蔽系统的主动屏蔽子系统布置在房间内被试儿童左右两侧的赫姆霍兹线圈，与线圈相连的线圈驱动以及提供背景磁场信息的参考磁传感阵列组成，参考磁传感阵列与SERF磁传感器采集控制电路相连，再连接到探头与线圈控制计算机并响应背景磁场信息，计算补偿线圈电流，通过线圈驱动控制补偿线圈内电流大小；

所述头戴式脑电图与脑磁图阵列式传感器系统包括：无磁脑电采集帽、基于SERF效应磁强计的磁传感阵列、用来安放SERF效应磁强计的脑磁采集柔性单元以及SERF磁强计阵列固定底座，以及脑电采集与磁传感的阵列组合，无磁脑电采集帽使用单极电极记录刺激呈现时被试儿童的大脑神经元电活动并使用双极电极记录生物电伪影，无磁脑电采集帽部署在被试头部，与下一级脑电图数据采集系统的脑电信号无磁放大器相连；

所述脑电图与脑磁图数据采集系统，包括脑电信号与脑磁信号的同步采集装置以及采集这两种信号的计算机；脑电信号采集装置用于对记录到的脑电信号和生物电伪影进行滤波、放大、数字采样并被脑电采集计算机记录；脑磁信号同步采集装置用于对记录到的脑磁信号和背景磁场进行模拟采集；SERF磁传感器采集控制电路还能够对磁传感阵列以及磁参考阵列进行控制，而后磁传感阵列的信号通过NI采集卡将数据模数转换后输入磁传感阵列数据采集计算机；

所述感官刺激系统，包括生成感官刺激的计算机以及感官刺激的配套呈现设备；生成感官刺激的计算机作为感官刺激的激励源能够在线执行刺激范式程序，生成高保真诊断实验所需刺激；感官刺激的配套呈现设备作为刺激传递中介将刺激有效地呈现给被试者，刺激生成计算机与视觉听觉刺激设备相连，并与脑电图数据采集计算机和NI采集模块相连，能够将触发信号标记在脑电信号与脑磁信号两种模态数据上；

所述信号处理系统，包括磁参考阵列、生物电伪影双极采集阵列以及，在计算机上部署的信号前处理系统，磁参考阵列能够得到采集过程中被试儿童附近的磁场变化情况；生物电伪影双极采集阵列能够得到被试儿童采集过程中产生的心跳、眨眼产生的电活动，信号前处理系统完成脑磁图与脑电图信号的去基线、滤波、去伪影处理过程，得到处理后的脑电图与脑磁图信号加载至数据分析系统；

所述数据分析系统，包括对处理后的脑电图与脑磁图信号进行时频域分析，在传感器级和源级上的网络分析；通过分析不同频段内通道之间和源之间的相干、相关水平，构建传感器级和源级的连通网络，从而得到反映病理特性的网络参数，并对比已有的神经发育正常儿童的网络参数，得到对比的结果；

所述头戴式脑电图与脑磁图阵列式传感器系统为内外嵌套组合结构，内层为无磁脑电帽采集单元，外层嵌套脑磁图采集柔性单元并在该柔性单元上固定磁传感阵列，在实验准备时需要先给被试儿童佩戴头戴式脑电图与脑磁图阵列式传感器系统；所述磁传感阵列使用基于SERF效应的光泵磁强计作为脑磁图采集通道，作为可穿戴的磁强计具有相比于SQUID系统更高的灵活性与信息容量，能够在被试儿童头皮进行脑磁图测量；所述无磁脑电帽采集单元包括进行头皮脑电采集的单极通道与进行生物电伪影采集的双极通道。

2.根据权利要求1所述的基于脑磁图与脑电图的儿童ASD诊断装置，其特征在于：所述脑电图数据采集系统包括：同步采集头皮脑电和生物电伪影的数据采集平台以及与采集平台相连的生物电数据采集计算机；所述脑磁图数据采集系统包括：同步采集大脑神经活动磁场与背景磁噪声的模拟输出平台和模数转换采集卡，以及与采集卡连接的磁传感数据采集计算机；脑电信号和生物电伪影通过采集平台放大、滤波后由生物电数据采集计算机在线记录；大脑神经活动磁场和背景磁噪声通过模拟输出平台放大、滤波后输出到模数转换采集卡，转换后的数字信号在磁传感数据采集计算机中在线记录。

3.根据权利要求1中的基于脑磁图与脑电图的儿童ASD诊断装置，其特征在于：所述感官刺激系统中，听觉刺激通过塑料细管将刺激生成计算机的声音传入到被试儿童的外耳道中，视觉刺激则是通过磁屏蔽房外放置的视觉刺激实验投影仪将视觉画面投影在房内被试前的无磁屏幕中。

4.根据权利要求1中的基于脑磁图与脑电图的儿童ASD诊断装置，其特征在于：所述信号处理系统中，信号处理前系统执行信号处理算法的过程为：通过自适应阈值算法得到生理伪影的时间窗，而后对窗内信号进行主成分分析，从得到的主成分中，选择伪影相关的成分在实际测得的脑电图和脑磁图阵列信号中将这种成分去除，最后得到去除生理伪影主成分的脑电信号与脑磁信号。