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一种新颖的反馈电刺激装置研制与应用
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 19:09:48




1.5 刺激模式的确定
    根据睡眠深度的定量评价值,可以采取不同的刺激策略。
    (1)如果是首次刺激,预先确定一个固定的刺激模式作为起始刺激。该起始刺激根据回归复杂度的大小来确定,当回归复杂度小于0.2时,无需刺激;当回归复杂度大于等于0.2且小于0.4时,采用1 Hz,1 V的正弦波作为起始刺激;当回归复杂度大于等于0.4且小于0.6时,采用5 Hz,5 V的正弦波作为起始刺激;当回归复杂度大于等于0.6时,采用10 Hz,10 V的正弦波作为起始刺激。
    (2)如果目前实施的刺激不是首次刺激,则通过将本次刺激与上次刺激产生的睡眠效果相比较而确定。
    ①如果发现本次刺激随着刺激参数的改变,第一次判定为睡眠质量有所改善,则维持这个刺激模式。
    ②如果在本次刺激模式条件下已是第二次判断为改善,则对该刺激模式进行步进递增,该步进递增,是指在容许的刺激参数范围内对刺激频率和刺激幅度分别增加1 Hz和1 V,如果对该波形使用的刺激参数已到容许的最大值,则换下一种波形从1 Hz,1 V重新开始。
    ③如果发现本次刺激随着刺激参数的改变,第一次判定为睡眠质量有所下降,则取消这次参数调整,回到先前的刺激模式。
    ④如果在本次刺激模式条件下已是第二次判定为睡眠质量下降,则对本次刺激模式进行步进递减,该步进递减,是指在允许的刺激参数范围内对刺激频率和刺激幅度分别减少1 Hz和1 V,如果对该波形使用的刺激参数已减到允许范围内的最小值,则依次换一种波形从允许的最大值重新开始。
    (3)按照确定的刺激模式,对受试者实施新一轮的60 s电刺激。
    上述刺激也可以采用图3说明。刺激模式包括波形和参数,本系统所用的波形共有三种,依次为:方波、正弦波、三角波;参数每调整一次,就要在刺激60 s后反馈采集12 s脑电信号,分析了解刺激模式调整对睡眠的影响,即将本次刺激与前次刺激对睡眠的影响进行对比,决定下一步刺激模式的调整。

2 结果与讨论
    经两例实验测试表明,系统能有效改善失眠症状,提高睡眠质量。系统取得良好矫治效果的原因包括:
    (1)电极在头皮上的分布位置安排是综合考虑了脑电采集、刺激效果和临床应用的便利等多个因素的;
    (2)采用脑电回归复杂度计算算法确定睡眠质量,耗时少,可达到实时处理脑电的要求;
    (3)脑部电刺激和脑电采集是通过同一组电极完成的,使放置在受试者头皮上的电极大幅度减少,更切合临床应用实际;
    (4)比较刺激参数调整前后睡眠质量的改变,决定刺激参数的调整策略,这个反馈治疗方法与装置完全是个性化的,克服了过去失眠治疗仪刺激方法和参数千人一律的不科学状况;
    (5)本文所提方法是用脑电来定量监测睡眠质量,在睡眠好时,可能不产生刺激或产生的刺激会进一步维持这个好的睡眠;在睡眠不好时,会有多种刺激模式可自适应改变,包括刺激的波形(如三角波、矩形波、正弦波)和刺激参数(包括幅度、频率等),脑刺激的效果随时受脑电监控,矫治效果是可以得到保证的。
    本系统的抗干扰性能可通过软硬件结合的综合措施予以保证。在输入级采用差动放大电路,该差动放大电路有良好的共模抑制比,一般达80~90 dB o在程序设计时,多采用单字节指令,并在关键地方人为插入一些空指令,或将有效单字节指令重复书写;在双字节和三字节指令之后插入单字节空指令操作,来保护在单片机CPU受到干扰时,程序可能出现的错误转移。当程序在受干扰的情况下可能转移到非程序区,指令冗余不再起作用,而软件陷阱可利用一条引导指令,强行将捕获的程序引向出错处理程序。软件陷阱一般安排在未使用的中断向量区,未使用的大片只读存储器ROM空间、程序区的断裂点处。由于采取了这些措施,有效防止了干扰对本系统的影响。
    当然,本文提出的系统还需要进一步的临床研究和验证,其进一步完善是必要的。

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