[发明专利]一种基于大脑建模的电磁仿真及优化平台构建方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种基于大脑建模的电磁仿真及优化平台构建方法及系统，所述方法包括：采集用户的核磁共振图像建立不同用户对应的模型，基于图像参数对模型进行区域分割；将模型网格化，并对模型进行仿真，提取对应的三维电场分布；构建电极发射参数矩阵组，设定模型的期望靶区及强度要求，调整电极发射参数矩阵组中的电极属性，直至输出满足期望靶区及强度要求的参数矩阵集合；在期望靶区细化模型再分配，优化在期望靶区的电场分布，确定最优发射矩阵并检测，根据实际检测结果验证方案准确性。采用本方法能够通过大脑模型特异性的电磁场传输仿真并闭环自动优化发射参数，有效解决了个体差异性带来的非侵入定位精度不足的问题。

技术领域

本发明涉及医疗保健技术领域，尤其涉及一种基于大脑建模的电磁仿真及优化平台构建方法及系统。

背景技术

随着人们对脑科学的研究逐渐深入，对于脑区间连接、神经元活动和功能区域的理解也不断加深。近年来，非侵入性治疗技术逐渐得到广泛关注和研究，其优点包括对患者无风险和无痛苦。时间干涉电刺激技术正是在这种背景下应运而生，它为脑功能研究与治疗提供了一种全新的手段和工具。时间干涉电刺激技术是一种基于时间干涉原理的非侵入性脑刺激技术，它可以选择性地激活或抑制人脑某些区域的神经元活动，从而增强或抑制某些功能。它可以精准定位脑部某些区域的神经元活动，从而达到神经调控的目的，可以被广泛应用于神经调节和治疗，并且与传统的脑刺激技术相比具有更高的选择性和精度。

但是，针对不同个体间的脑类结构差异性，如何使时间干涉低频包络能精准定位在不同个体的不同靶区，这是本发明所解决的主要问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于大脑建模的电磁仿真及优化平台构建方法及系统。

本发明实施例提供一种基于大脑建模的电磁仿真及优化平台构建方法，包括：

采集用户的核磁共振图像，并基于所述核磁共振图像建立不同用户对应的模型，确定所述核磁共振图像的图像参数，基于所述图像参数对模型进行区域分割，所述模型为特异性三维重构大脑网络模型；

将所述区域分割后的模型网格化，并对模型进行高频电场传输仿真，提取仿真结果中模型网格对应的三维电场分布；

构建电极发射参数矩阵组，设定所述模型的期望靶区及强度要求，调整所述电极发射参数矩阵组中的电极属性，直至输出满足所述期望靶区及强度要求的参数矩阵集合；

在所述期望靶区细化所述模型，并对所述参数矩阵集合进行再分配，优化在期望靶区的电场分布，确定最优发射矩阵，并基于所述最优发射矩阵进行方案实际检测，根据实际检测结果验证方案准确性。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

计算所述模型在恒流源刺激下的多频段电场叠加分布，并从中提取时间干涉的低频包络信号在模型网格中的三维电场分布。

在其中一个实施例中，所述电极属性，包括：

调控幅度、频率、相位信息，给定电流、网格位置、电极数量。

所述调整所述电极发射参数矩阵组中的电极属性，直至输出满足所述期望靶区及强度要求的参数矩阵集合，包括：

调整所述电极发射参数矩阵组中的电极属性，并通过二分法及并行运算计算不同电极属性下，期望靶区内的时间干涉结果，并选定所述时间干涉结果中满足所述强度要求时的电极属性对应的参数矩阵集合。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

将所述期望靶区的定位精度、电场强度、期望靶区与周围区域的指数比例进行加权平均，通过加权平均结果优化确定最优发射矩阵。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：