[发明专利]一种闭环深部脑刺激伪迹抑制系统

说明书

本发明公开的一种闭环深部脑刺激伪迹抑制系统，其中系统包括电极模块，与人体体表接触施加电刺激，并记录相应的神经信号；前端模块，抑制神经信号中的刺激伪迹，放大神经信号中的局部场电位信号；模数转换模块，匹配局部场电位信号并实现数字化；其中，前端模块的输入端配置为差分输入，输出端配置为差分输出，神经信号差分输入至前端模块，滤波并放大后的局部场电位信号差分输出至模数转换模块。本发明公开的一种闭环深部脑刺激伪迹抑制系统，能够在深部脑刺激过程中实现同步采集和同步刺激，在同时采集和刺激中有效抑制刺激伪迹对神经信号的影响，从而更高质量地实时地记录局部场电位信号。

技术领域

本发明涉及脑机接口及医疗电子电路技术领域，特别涉及一种闭环深部脑刺激伪迹抑制系统。

背景技术

帕金森病(PD)患者的丘脑底核(STN)可以持续检测到β频段(13-30Hz)中的局部场电位(LFP)振荡，并且LFP信号强度与疾病的严重程度和治疗效果相关。在刺激过程中能够实现可靠的信号检测而不是通过在刺激过程停止刺激来检测神经信号，这对于闭环神经刺激系统来说是至关重要的。

在刺激过程中观察LFP信号可以揭示在没有刺激的情况下神经组织中不存在的新的神经活动。但是刺激脉冲的幅度与相关的神经信号幅度之间的巨大差异导致刺激伪迹的出现，这阻碍了神经信号的准确记录和对有效生物标记信号的处理。

更具体地说，LFP信号的正常幅度可以从几微伏到数百微伏，而刺激脉冲的正常幅度是几百毫伏到几伏。很明显，LFP的量级比刺激脉冲的量级小约5至6个数量级，大约相差100～120dB。因此，设计一种LFP刺激脉冲产生的伪迹抑制前端电路，可以在有强刺激伪迹(伏)的情况下记录微弱的神经信号(微伏)而不会使采集模数转换器饱和，这可能是实现同时检测和同时刺激策略相关的最困难的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种闭环深部脑刺激伪迹抑制系统，能够在深部脑刺激过程中实现同步采集和同步刺激，在同时采集和刺激中有效抑制刺激伪迹对神经信号的影响，从而更高质量地实时地记录局部场电位信号。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提出了一种闭环深部脑刺激伪迹抑制系统，包括：

电极模块，与人体体表接触施加电刺激，并记录相应的神经信号；

前端模块，抑制所述神经信号中的刺激伪迹，放大所述神经信号中的局部场电位信号；

模数转换模块，匹配所述局部场电位信号并实现数字化；

其中，所述前端模块的输入端配置为差分输入，输出端配置为差分输出，所述神经信号差分输入至所述前端模块，滤波并放大后的局部场电位信号差分输出至所述模数转换模块。

作为优选的，所述前端模块包括依次相连的前端放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、后端放大电路，所述前端放大电路与所述电极模块相连，所述后端放大电路与所述模数转换模块相连。

作为优选的，所述前端放大电路的输入端配置为差分输入，输出端配置为单端输出，所述前端放大电路的增益配置为40dB～60dB。

作为优选的，所述高通滤波电路的输入端配置为单端输入，输出端配置为单端输出，所述高通滤波电路的截止频率配置为0.05～1Hz。

作为优选的，所述低通滤波电路的输入端配置为单端输入，输出端配置为单端输出，所述低通滤波电路的截止频率配置为40～48Hz。

作为优选的，所述后端放大电路的输入端配置为单端输入，输出端配置为差分输出，所述后端放大电路的增益配置为0dB～20dB。

作为优选的，所述后端放大电路的电压与所述模数转换模块的电压匹配。

作为优选的，所述模数转换模块的增益与所述后端放大电路的增益配合使所述局部场电位信号的最大电压范围在所述模数转换模块的采集范围内。