1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的深度腦刺激電極陣列優(yōu)化系統(tǒng),其特征是:該系統(tǒng)包括有相互連接的電極陣列仿真(1)、三維神經(jīng)組織電導(dǎo)模型(2)、生理模型(3)、機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法(4)、電極配置與有效特征的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(5)以及方法驗(yàn)證(6);電極陣列仿真(1)在三維神經(jīng)組織電導(dǎo)模型(2)的不同空間位置產(chǎn)生不同強(qiáng)度的刺激電場(chǎng),刺激電場(chǎng)的大小通過ANSYS的有限元求解方法得到;將不同區(qū)域的刺激電場(chǎng)強(qiáng)度分別與生理模型(3)結(jié)合,分析生理模型電活動(dòng)的變化,應(yīng)用神經(jīng)元活化區(qū)域及網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)改變表征電極陣列仿真(1)的作用效果;應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法(4)對(duì)生理模型(3)電活動(dòng)變化的特征進(jìn)行提取、分類建模,實(shí)現(xiàn)對(duì)電極陣列仿真(1)效果的定量評(píng)估;遍歷電極陣列仿真(1)所有的電極陣列配置模式,得到生理模型(3)的不同電活動(dòng)變化,經(jīng)由機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法(4)搭建電極配置與有效特征的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(5);方法驗(yàn)證(6)的過程是指通過對(duì)帕金森疾病的刺激靶點(diǎn)的特征進(jìn)行提取后,在電極配置與有效特征的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(5)尋找與特征匹配的電極陣列配置模式,然后將選定的刺激作用于帕金森疾病的刺激靶點(diǎn),通過刺激靶點(diǎn)電活動(dòng)的變化的分析,驗(yàn)證此方案的有效性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的深度腦刺激電極陣列優(yōu)化系統(tǒng)其特征是:所述電極陣列仿真模塊(1)包括有電極顯示(11),通過電極顯示(11)圖形界面的形式顯示電極陣列的立體形狀,電極陣列仿真模塊(1)的可調(diào)參數(shù)刺激配置包括電極數(shù)目(7)、電極寬度(8)、電極高度(9)、電極直徑(10),通過變化這些參數(shù)的數(shù)值得到不同的電極陣列刺激配置模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的深度腦刺激電極陣列優(yōu)化系統(tǒng)其特征是:所述三維神經(jīng)組織電導(dǎo)模型(2)包括有導(dǎo)線(12)、電極(13)、封裝層(14)和神經(jīng)組織(15)四部分,實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)組織的三維建模,仿真過程在ANSYS軟件中通過有限元分析建模實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器學(xué)習(xí)的深度腦刺激電極陣列優(yōu)化系統(tǒng),其特征是:所述的生理模型仿真模塊(3)為帕金森病灶區(qū)的建模,包括單神經(jīng)元模型(16)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(17)兩部分,所述單神經(jīng)元模型(16)采用多間室建模,包括相互連接的胞體(18)、樹突(19)、有髓鞘軸突(20)和連接不同間室的線性阻抗(21),所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(17)是包括不同種類的單神經(jīng)元模型:底丘腦核(Subthalamic Nuclues,STN)(22)、蒼白球外側(cè)(Globus Pallidus external,GPe)(23)、蒼白球內(nèi)側(cè)(Globus Pallidus interna,GPi)(24)和丘腦(Thalamus)(25),突觸連接(26)的器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的深度腦刺激電極陣列優(yōu)化系統(tǒng),其特征是:所述機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法模塊(4)包括特征提取(27)、分類器訓(xùn)練(28)、分類模型(29)三部分,特征提取(27)選定的特征輸入到分類器訓(xùn)練(28)進(jìn)行分類,并輸出有效的分類模型(29),通過特征提取(27)實(shí)現(xiàn)對(duì)生理模型仿真模塊(3)電活動(dòng)變化特征的提取,隨機(jī)選取特征提取(27)的部分特征經(jīng)由分類器訓(xùn)練(28)構(gòu)建分類模型(29),然后將特征提取(27)中剩下的部分特征作為分類模型(29)的輸入,分類模型(29)預(yù)測(cè)得到的分類輸出分類與實(shí)際值進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)對(duì)分類模型(29)準(zhǔn)確率的評(píng)估。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的深度腦刺激電極陣列優(yōu)化系統(tǒng),其特征是:所述方法驗(yàn)證(6)包括帕金森疾病的刺激靶點(diǎn)(30)、電極配置-有效特征數(shù)據(jù)庫(kù)(5)和電極陣列仿真模塊(1)三部分,對(duì)帕金森疾病的刺激靶點(diǎn)(30)區(qū)域形狀特征的提取,并輸入到電極配置有效特征的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(5),尋找相應(yīng)的電極陣列配置方案;然后按照得到的電極陣列配置方案對(duì)電極陣列仿真模塊(1)中的電極參數(shù):電極數(shù)目(7)、電極寬度(8)、電極高度(9)、電極直徑(10)進(jìn)行配置;將得到的刺激模式作用于帕金森疾病的刺激靶點(diǎn)(30),分析刺激靶點(diǎn)生理活動(dòng)的變化,以驗(yàn)證刺激的作用效果。