本發(fā)明涉及腦磁，特別涉及一種基于無(wú)線傳輸?shù)脑哟艔?qiáng)計(jì)腦磁圖系統(tǒng)及腦磁圖檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、腦磁圖(meg)作為一種無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)探測(cè)大腦神經(jīng)元突觸后磁變化的功能成像技術(shù)，在臨床醫(yī)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值與前景。腦磁圖(meg)的磁場(chǎng)探測(cè)技術(shù)包含超導(dǎo)量子干涉(squid)和原子磁強(qiáng)計(jì)(opm)兩種。

2、其中，squidmeg由于工作在超導(dǎo)環(huán)境下，需要使用杜瓦罐存儲(chǔ)液氦并進(jìn)行隔熱，導(dǎo)致設(shè)備整體十分龐大難以移動(dòng)，被試活動(dòng)十分受限，實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)受到了極大的限制，并且因隔熱需要磁探測(cè)敏感單元與頭皮距離較遠(yuǎn)，探測(cè)的腦磁信號(hào)衰減嚴(yán)重。

3、相比之下，opmmeg工作在常溫環(huán)境下，具有更高的極限靈敏度、更加靈活的陣列排布方式以及更高的時(shí)空分辨率，具有比squidmeg更優(yōu)異的性能以及應(yīng)用前景，可以在更加貼近頭皮的位置進(jìn)行腦磁信號(hào)的探測(cè)，對(duì)腦磁信號(hào)的敏感性更強(qiáng)，這一點(diǎn)在對(duì)微弱腦磁信號(hào)感興趣的神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中尤為重要。此外，opmmeg的體積較小更加輕便，這為其在更加多樣的掃描環(huán)境中使用提供了更大的便利性。因此，opmmeg的輕便性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力大大擴(kuò)展了腦磁探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍，為腦科學(xué)研究和臨床實(shí)踐帶來(lái)了更多可能性。

4、在現(xiàn)有技術(shù)中，opmmeg系統(tǒng)一般由磁場(chǎng)屏蔽裝置、opm探測(cè)器陣列、opm操控系統(tǒng)、上位機(jī)以及支撐結(jié)構(gòu)件組成。opm的工作原理是激光泵浦堿金屬原子。opm可根據(jù)是否存在磁調(diào)制分為磁調(diào)制與非磁調(diào)制系統(tǒng)，又可以根據(jù)可探測(cè)的磁場(chǎng)軸向分為單軸、雙軸以及三軸opm探測(cè)。不同的探測(cè)系統(tǒng)也需要相應(yīng)的opm操控系統(tǒng)分別對(duì)這些組件進(jìn)行精密控制。

5、并且，磁場(chǎng)屏蔽裝置通常分為磁屏蔽桶和磁屏蔽室兩種：使用屏蔽桶的opmmeg需要受試者先躺在采集床上，固定好opm探測(cè)器陣列后，一起推進(jìn)至屏蔽桶底；使用屏蔽室的opmmeg需要受試者固定好探測(cè)器陣列后，在屏蔽室內(nèi)靜止或輕微活動(dòng)下完成meg測(cè)量。由于opm對(duì)直流(dc)剩磁和交流(ac)磁噪聲非常敏感，而opm操控系統(tǒng)通常帶有剩磁和磁噪聲，因此只能放置于磁屏蔽裝置外防止干擾。在此情況下，現(xiàn)有的opmmeg存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

6、一、對(duì)于使用屏蔽桶的opmmeg，連接opm和電子學(xué)系統(tǒng)的線纜通常需要4米以上，操作極其不便；并且，每次進(jìn)行meg實(shí)驗(yàn)時(shí)，該線纜需要進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此該線纜需要同時(shí)具備低阻抗、高屏蔽、高機(jī)械性能和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，從而增大了線纜的尺寸，也增加了線纜的成本和設(shè)計(jì)難度。

7、二、使用屏蔽室的opmmeg同樣面臨線纜的問(wèn)題。由于電子學(xué)系統(tǒng)需要安置在磁屏蔽外，線纜長(zhǎng)度通常也需要在4米以上，同時(shí)受試者在meg測(cè)試期間活動(dòng)時(shí)會(huì)受到線纜的束縛。

8、因此，如何改善現(xiàn)有技術(shù)中opmmeg對(duì)線纜規(guī)格要求高、數(shù)據(jù)采集操作繁瑣、被試活動(dòng)受限導(dǎo)致范式設(shè)計(jì)受到限制等問(wèn)題以改善腦磁圖采集方式成為了目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的至少之一上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種基于無(wú)線傳輸?shù)脑哟艔?qiáng)計(jì)腦磁圖系統(tǒng)及腦磁圖檢測(cè)方法，用于提高腦磁圖的數(shù)據(jù)采集效果。

2、本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)線傳輸?shù)脑哟艔?qiáng)計(jì)腦磁圖系統(tǒng)，包括：

3、設(shè)置在磁屏蔽空間內(nèi)的佩戴結(jié)構(gòu)件；

4、原子磁強(qiáng)計(jì)，設(shè)置在所述佩戴結(jié)構(gòu)件上，所述原子磁強(qiáng)計(jì)能夠形成磁場(chǎng)探測(cè)陣列，所述磁場(chǎng)探測(cè)陣列能夠用于探測(cè)腦磁信號(hào)；

5、采集上位機(jī)，所述采集上位機(jī)設(shè)置在所述磁屏蔽空間外，所述采集上位機(jī)能夠用于存儲(chǔ)經(jīng)所述原子磁強(qiáng)計(jì)采集的腦磁信號(hào)；

6、操控模塊，設(shè)置在所述佩戴結(jié)構(gòu)件上，所述操控模塊通過(guò)柔性印刷電路與所述原子磁強(qiáng)計(jì)電連接，所述操控模塊與所述采集上位機(jī)通過(guò)無(wú)線通訊方式連接，所述操控模塊能夠用于向上實(shí)現(xiàn)所述原子磁強(qiáng)計(jì)的狀態(tài)控制以及數(shù)據(jù)傳遞、向下接收來(lái)自所述采集上位機(jī)無(wú)線調(diào)控、觸發(fā)指令并將采集到的腦磁信號(hào)無(wú)線傳遞至所述采集上位機(jī)。

7、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述操控模塊包括主控制器、設(shè)置在所述主控制器上的無(wú)磁控制電路模塊、無(wú)磁采集電路模塊、無(wú)線通訊模塊和電池模塊，所述主控制器通過(guò)所述柔性印刷電路電連接所述原子磁強(qiáng)計(jì)，所述主控制器、所述無(wú)磁控制電路模塊、所述無(wú)磁采集電路模塊、所述無(wú)線通訊模塊、所述電池模塊、所述柔性印刷電路中的至少一者呈無(wú)磁化設(shè)置。

8、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述無(wú)磁控制電路模塊和所述無(wú)磁采集電路模塊中的至少一者呈無(wú)磁化設(shè)置，所述無(wú)磁控制電路模塊和所述無(wú)磁采集電路模塊電連接所述主控制器，并通過(guò)所述柔性印刷電路連接所述原子磁強(qiáng)計(jì)。

9、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述主控制器呈無(wú)磁化設(shè)置，所述主控制器包括電路板以及設(shè)置在電路板上的電子元件，所述電路板通過(guò)無(wú)磁工藝印制，所述電子元件通過(guò)無(wú)磁材料成型。

10、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述主控制器和/或所述無(wú)磁控制電路模塊和/或無(wú)磁采集電路模塊可以用普通有磁方式設(shè)計(jì)，并通過(guò)設(shè)置磁場(chǎng)屏蔽層以達(dá)到與無(wú)磁方式設(shè)計(jì)同樣的效果，所述磁場(chǎng)屏蔽層通過(guò)軟磁材料成型，所述軟磁材料能夠?qū)λ鲋骺刂破骱?或所述無(wú)磁控制電路模塊和/或所述無(wú)磁采集電路模塊起到低頻磁場(chǎng)屏蔽作用，若采取設(shè)置磁場(chǎng)屏蔽層的方式設(shè)計(jì)，則需要通過(guò)消磁方式降低磁場(chǎng)屏蔽層的剩磁，并且若被拿出過(guò)磁屏蔽空間并暴露于地磁環(huán)境下，則再工作時(shí)需要再次進(jìn)行消磁。

11、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，除所述電池模塊外，所述操控模塊通過(guò)無(wú)磁系統(tǒng)級(jí)封裝呈芯片化設(shè)置。

12、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述電池模塊呈無(wú)磁化設(shè)置，所述電池模塊包括無(wú)磁電池組和無(wú)磁電池驅(qū)動(dòng)模塊，所述無(wú)磁電池組通過(guò)無(wú)磁的鋰離子聚合物材料成型，所述無(wú)磁電池驅(qū)動(dòng)模塊包括無(wú)磁升壓穩(wěn)壓電路，所述無(wú)磁電池組通過(guò)所述無(wú)磁升壓穩(wěn)壓電路電連接所述主控制器。

13、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，還包括時(shí)鐘同步模塊，所述時(shí)鐘同步模塊與所述操控模塊和所述采集上位機(jī)通訊連接，所述時(shí)鐘同步模塊能夠用于對(duì)所述操控模塊和所述采集上位機(jī)進(jìn)行時(shí)鐘同步。優(yōu)選的，所述時(shí)鐘同步模塊與所述操控模塊和所述采集上位機(jī)以無(wú)線通訊連接。

14、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述時(shí)鐘同步模塊設(shè)置在所述屏蔽空間外，所述時(shí)鐘同步模塊包括：

15、無(wú)線同步器，所述無(wú)線同步器與所述操控模塊和所述采集上位機(jī)通過(guò)無(wú)線通訊方式連接；

16、刺激上位機(jī)，所述刺激上位機(jī)與所述無(wú)線同步器通訊連接，所述刺激上位機(jī)能夠用于將刺激下發(fā)的控制信號(hào)傳遞給刺激觸發(fā)的所述無(wú)線同步器，通過(guò)所述無(wú)線同步器對(duì)所述操控模塊、所述采集上位機(jī)以及所述刺激上位機(jī)進(jìn)行時(shí)鐘同步。

17、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述無(wú)線通訊方式的收發(fā)包時(shí)間不大于1ms，并且關(guān)閉心跳包協(xié)議；和/或，所述無(wú)線通訊方式的發(fā)射功率小于0dbm。

18、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述無(wú)線通訊方式為藍(lán)牙模塊、wifi模塊、lora模塊或zigbee模塊的通訊方式中的一種。

19、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述佩戴結(jié)構(gòu)件包括頭盔以及與所述頭盔相接的連接架，所述原子磁強(qiáng)計(jì)設(shè)置在所述頭盔上，所述操控模塊設(shè)置在所述連接架上。

20、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述原子磁強(qiáng)計(jì)為非磁調(diào)制的單軸opm探測(cè)器、磁調(diào)制的雙軸opm探測(cè)器和磁調(diào)制的三軸opm探測(cè)器中的任意一種。

21、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述無(wú)線通訊方式采用全場(chǎng)天線或方向增益天線。

22、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述操控模塊與所述原子磁強(qiáng)計(jì)之間的間隔距離不少于20cm。

23、本發(fā)明還提供了一種腦磁圖檢測(cè)方法，應(yīng)用前述的基于無(wú)線傳輸?shù)脑哟艔?qiáng)計(jì)腦磁圖系統(tǒng)，所述腦磁圖檢測(cè)方法具體包括如下步驟：

24、將佩戴結(jié)構(gòu)件設(shè)置在磁屏蔽空間內(nèi)，并將佩戴結(jié)構(gòu)件佩戴在被測(cè)人員的頭部；

25、通過(guò)操控模塊控制原子磁強(qiáng)計(jì)形成磁場(chǎng)探測(cè)陣列，利用所述磁場(chǎng)探測(cè)陣列測(cè)量佩戴人員的腦磁圖數(shù)據(jù)；

26、利用操控模塊將獲取的所述腦磁圖數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊方式傳遞至所述采集上位機(jī)。

27、在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述基于無(wú)線傳輸?shù)脑哟艔?qiáng)計(jì)腦磁圖系統(tǒng)還包括時(shí)鐘同步模塊，在利用所述磁場(chǎng)探測(cè)陣列測(cè)量佩戴人員的腦磁圖數(shù)據(jù)之前還包括如下步驟：

28、通過(guò)所述時(shí)鐘同步模塊對(duì)所述操控模塊和所述采集上位機(jī)進(jìn)行時(shí)鐘同步。

29、本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下顯著有益效果：

30、本發(fā)明所述基于無(wú)線傳輸?shù)脑哟艔?qiáng)計(jì)腦磁圖系統(tǒng)使用時(shí)，將佩戴結(jié)構(gòu)件佩戴在被測(cè)人員的頭部，通過(guò)原子磁強(qiáng)計(jì)能夠形成磁場(chǎng)探測(cè)陣列，利用磁場(chǎng)探測(cè)陣列能夠測(cè)量佩戴人員的腦磁圖。并且，在使用過(guò)程中，可使原子磁強(qiáng)計(jì)的前端固定在被測(cè)人員的頭皮上，有利于提高原子磁強(qiáng)計(jì)所測(cè)量的腦磁圖的準(zhǔn)確性，具有更好的使用效果。

31、并且，通過(guò)將佩戴結(jié)構(gòu)件、原子磁強(qiáng)計(jì)和操控模塊設(shè)置在磁屏蔽空間內(nèi)，從而能夠減少外界環(huán)境中的磁干擾，有助于提高原子磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量精度。同時(shí)，由于操控模塊與采集上位機(jī)之間通過(guò)無(wú)線通訊方式連接，操控模塊無(wú)需借助于有線電路與采集上位機(jī)相連接，從而佩戴者在測(cè)試期間不會(huì)被有線電路所束縛，顯著地提高了本系統(tǒng)的使用靈活性以及被測(cè)人員的自由度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中被測(cè)人員活動(dòng)受限所導(dǎo)致的范式設(shè)計(jì)的局限性。

32、進(jìn)一步的，通過(guò)使操控模塊與采集上位機(jī)通過(guò)無(wú)線通訊方式連接，操控模塊與采集上位機(jī)之間無(wú)需使用有線電路，也無(wú)需再考慮有線電路的規(guī)格和成本，顯著地降低了試驗(yàn)成本。并且，由于操控模塊與采集上位機(jī)不使用有線電路傳輸信號(hào)，還有助于減少有線電路在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的磁噪聲，從而進(jìn)一步改善了原子磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量精度。