本發(fā)明涉及模型監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、一方面，腦部疾病是全球性的健康問題，對(duì)人類的生命質(zhì)量和壽命產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。腦部監(jiān)測(cè)對(duì)于預(yù)防、診斷和治療腦部疾病具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的腦部監(jiān)測(cè)方法往往操作復(fù)雜、設(shè)備龐大，無法滿足現(xiàn)代醫(yī)療對(duì)便捷性和實(shí)時(shí)性的需求。

2、另一方面，隨著計(jì)算能力的提升和大數(shù)據(jù)的積累，深度學(xué)習(xí)已成為處理復(fù)雜數(shù)據(jù)、提取有用信息的強(qiáng)大工具。在醫(yī)學(xué)圖像處理、生理信號(hào)分析等領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)已展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。深度學(xué)習(xí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，為疾病的診斷和治療帶來了新的突破。特別是在腦部疾病的監(jiān)測(cè)方面，深度學(xué)習(xí)算法展現(xiàn)出巨大的潛力。

3、kan作為一種新型的深度學(xué)習(xí)算法，近期由mit等機(jī)構(gòu)的研究者提出，并在準(zhǔn)確性和可解釋性方面表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)的多層感知器(mlp)。例如，在某些實(shí)驗(yàn)中，kan以非常少的參數(shù)量(如200個(gè)參數(shù))便達(dá)到了與擁有大量參數(shù)(如300,000個(gè)參數(shù))的mlp相當(dāng)甚至更好的性能。這一特點(diǎn)使得kan模型在嵌入式系統(tǒng)、可穿戴設(shè)備等資源受限的環(huán)境中具有顯著優(yōu)勢(shì)。

4、同時(shí)，也有相關(guān)腦電波缺失生成技術(shù)為代表的生物電信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)為監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性提供了技術(shù)支持，柔性電子技術(shù)及多液體通道液體應(yīng)變傳感器為完成貼片制作提供了理論和實(shí)物的支撐。

5、因此在腦部狀態(tài)檢測(cè)中，深度學(xué)習(xí)算法是一種有效的方法。它通過多層kan網(wǎng)絡(luò)建模，能夠高效地捕捉輸入數(shù)據(jù)的特征，構(gòu)建精確的評(píng)估模型。在對(duì)腦部的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，深度學(xué)習(xí)算法主要包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、kan網(wǎng)絡(luò)和通道注意力機(jī)制等。這些算法能夠?qū)⑹占哪X部數(shù)據(jù)信息通過分配權(quán)重的方式下進(jìn)行處理，對(duì)腦部狀態(tài)進(jìn)行快速的實(shí)時(shí)評(píng)估，同時(shí)保證了質(zhì)量。本發(fā)明利用kan網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并輔以通道注意力機(jī)制將其應(yīng)到的腦部狀況評(píng)估方面，提出的綜合腦部評(píng)估模型模型旨在實(shí)時(shí)評(píng)估腦部狀態(tài)以及和心血管聯(lián)動(dòng)，及時(shí)處理保證使用者的生存率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對(duì)背景技術(shù)中指出的腦部疾病監(jiān)測(cè)的便捷性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的需求，以及深度學(xué)習(xí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和kan模型的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明提出一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，旨在通過深度學(xué)習(xí)算法對(duì)腦部狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估，以提高腦部疾病診斷的準(zhǔn)確性和效率，保障使用者的生命健康。技術(shù)方案：本發(fā)明提供了；

2、有益效果：

3、1.診斷精確性的顯著提升：通過引入kan(kolmogorov-arnold?networks)模型，并結(jié)合通道注意力機(jī)制，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦部電信號(hào)的深度解析。與傳統(tǒng)的腦電波分析方法相比，本方法能夠更精確地捕捉和識(shí)別與腦部疾病相關(guān)的特征波形，從而顯著提高了腦部疾病診斷的精確性。這一成果對(duì)于早期識(shí)別和治療腦部疾病具有重要意義。

4、2.模型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與泛化性能的提升：本發(fā)明采用的kan模型通過合并線性與非線性變換，簡化了模型結(jié)構(gòu)，有效減少了參數(shù)冗余，進(jìn)而提升了模型的泛化性能。此外，模型中激活函數(shù)的可學(xué)習(xí)性，不僅增強(qiáng)了模型對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的適應(yīng)能力，也為深入研究模型的工作機(jī)制提供了更為科學(xué)的依據(jù)。

5、3.心腦血管綜合監(jiān)測(cè)的新方法：本發(fā)明創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了心腦血管的聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)。

6、通過同步分析腦部電信號(hào)和血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，為心腦血管疾病的綜合評(píng)估和早期預(yù)警提供了全新的方法論。這一成果不僅拓寬了生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍，也為心腦血管疾病的預(yù)防和治療提供了更為全面的數(shù)據(jù)支持。

7、4.實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制的建立：本發(fā)明通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析，能夠在發(fā)現(xiàn)心腦血管異常風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，迅速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，包括實(shí)時(shí)通知家屬和緊急醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)。這一成果顯著提升了緊急醫(yī)療救援的效率和成功率，為保障患者生命安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

技術(shù)特征：

1.一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，包含用于bci的可聯(lián)網(wǎng)腦部貼片、多液體通道液體應(yīng)變傳感器、面向缺失腦電信號(hào)的數(shù)據(jù)生成方法以及kan架構(gòu)模型以及通道注意力機(jī)制，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，其特征在于，所述步驟1中的用于bci(腦-機(jī)接口)的可聯(lián)網(wǎng)腦部貼片通過柔性干電極和實(shí)時(shí)捕獲人體腦電波信號(hào)，配合通過多液體通道液體應(yīng)變傳感器測(cè)定腦部血液缺血缺水狀況、平均流量和腦部缺氧情況。該貼片能夠持續(xù)且穩(wěn)定地監(jiān)測(cè)腦部活動(dòng)，同時(shí)完成初步的信號(hào)放大和濾波處理，確保腦電波信號(hào)的清晰度和準(zhǔn)確性，以實(shí)現(xiàn)有效的腦功能監(jiān)測(cè)。此過程中，腦部貼片利用其聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)時(shí)上傳和處理數(shù)據(jù)，為后續(xù)的腦-機(jī)接口交互提供精準(zhǔn)的信息基礎(chǔ)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，其數(shù)據(jù)初步處理特征在于，采用特定算法對(duì)收集和初步處理的腦電波信號(hào)中因環(huán)境干擾而缺失的部分進(jìn)行預(yù)處理和填充。首先，通過網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)穩(wěn)定傳輸至云端；然后，識(shí)別并確定數(shù)據(jù)中存在缺失值的段落或時(shí)間點(diǎn)；接著，利用數(shù)據(jù)生成技術(shù)，對(duì)這些缺失的腦電波部分進(jìn)行預(yù)測(cè)和生成，以補(bǔ)充完整。在此過程中，可借鑒交通流預(yù)測(cè)方法中的均值處理法思想，根據(jù)已有腦電波信號(hào)的特征，如波形、頻率、振幅等，計(jì)算出合理的替代值或波形，從而填補(bǔ)缺失部分，最終生成完整、連貫的腦電圖。不同的是，這種方法更注重信號(hào)的連續(xù)性和特征一致性，以確保生成的腦電圖能夠真實(shí)反映腦電活動(dòng)的狀態(tài)。對(duì)于這些數(shù)據(jù)，其中一部分，如70％的數(shù)據(jù)，將用于訓(xùn)練和優(yōu)化數(shù)據(jù)生成模型，以確保其能夠準(zhǔn)確地補(bǔ)充缺失的腦電波信號(hào)；而剩余的30％數(shù)據(jù)則用于驗(yàn)證模型的性能和準(zhǔn)確度，從而生成完整且高質(zhì)量的腦電圖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，其特征在于，所述步驟3中采用kan架構(gòu)模型進(jìn)行模型構(gòu)建，其具體方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，其特征在于，利用通道注意力機(jī)制輔助kan模型簡化輸入數(shù)據(jù)，具體方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，其特征在于，腦部貼片收集腦部腦血管內(nèi)數(shù)據(jù)的同時(shí)，聯(lián)合心臟同時(shí)分析心臟心血管狀況。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于kan架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)，其特征在于，基于心腦血管數(shù)據(jù)的全面綜合評(píng)估，若判定患者風(fēng)險(xiǎn)較高，系統(tǒng)將通過網(wǎng)絡(luò)即時(shí)向家屬發(fā)送通知或自動(dòng)觸發(fā)急救電話呼叫。這一評(píng)估體系運(yùn)用了動(dòng)態(tài)生物學(xué)模型，這是一種結(jié)合數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)的先進(jìn)方法，能夠精準(zhǔn)模擬心腦血管疾病的發(fā)展軌跡。該模型整合了人體內(nèi)復(fù)雜的生理機(jī)制及外部環(huán)境因素，通過預(yù)測(cè)模擬來洞察疾病的潛在進(jìn)展。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于KAN架構(gòu)模型的腦部貼片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備與介質(zhì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用舒適輕薄的聯(lián)網(wǎng)腦部貼片，通過柔性干電極實(shí)時(shí)捕獲人體腦電波信號(hào)同時(shí)完成腦功能監(jiān)測(cè)，并傳輸至網(wǎng)絡(luò)端。系統(tǒng)運(yùn)用在線的腦電波缺失生成模型對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，隨后利用先進(jìn)的KAN架構(gòu)的模型配合通道注意力機(jī)制對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析與判斷，實(shí)現(xiàn)腦部狀況的實(shí)時(shí)評(píng)估。此外，該系統(tǒng)還具備心腦聯(lián)動(dòng)分析功能，通過綜合腦部信號(hào)與血管流速數(shù)據(jù)，對(duì)心臟血管狀態(tài)進(jìn)行初步評(píng)估，并在檢測(cè)到異常時(shí)迅速通過網(wǎng)絡(luò)向用戶家屬及急救中心發(fā)送呼救信息。通過可穿戴貼片與聯(lián)網(wǎng)線上處理技術(shù)的結(jié)合，本系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦部狀況的實(shí)時(shí)處理與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，而且借助先進(jìn)的KAN架構(gòu)模型配合通道注意力機(jī)制顯著提升了判斷的準(zhǔn)確性與速度，為心腦聯(lián)動(dòng)的監(jiān)測(cè)與突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)處理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：李彥元,荊渤韜,安浦聞,蘇子瑜,朱瑩,艾日帕提江·阿不都熱合曼,張夢(mèng)偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：李彥元
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21