CN117179787B - 一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备及其检测方法，包括：穿戴组件、听觉刺激组件、主磁体、处理器、定位组件和处理模块。采用头部穿戴设备，并在头部穿戴设备上设置听觉刺激组件、主磁体和射频线圈，实现听觉刺激、产生静态磁场和接收射频脉冲。两次利用主磁体、射频线圈和处理器，第一次可以获取高分辨率的头部神经图像，实现对于电极片的精确定位，第二次用于形成BOLD信号，用于提供脑区的活动水平，利用对AEP电位信号和BOLD信号进行时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析，并进行综合评估听觉功能，这种综合评估提供了对听觉功能的全面评估。
Description
技术领域
本发明涉及诊断仪器，尤其涉及听觉刺激用诊断仪器，具体为一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备及其检测方法。
背景技术
听觉诱发电位是是由听觉神经***的刺激引起的中枢神经***的生物电反应，在人耳接收声刺激后，听觉神经***及大脑皮层产生的一系列电生理反应，通过记录这些电位的波形变化，并利用各种数字信号处理算法将其从各种强噪声背景中提取出来，即为听觉脑干诱发电位，它是评价听觉传导***完整性和监测神经***功能的重要指标，按潜伏期可分为听性脑干反应、中潜伏期反应和晚潜伏期反应，而听觉诱发电位是研究听觉疾病的重要手段之一，常用于耳鼻喉专科的被动耳科听力检查。
常规的听觉诱发电位检测装置采用独立的声音刺激设备和脑电采集设备，通过两者的相互配合，对患者进行测试，然而现有技术中的听觉诱发电位检测设备存在以下问题：1、电极片的贴合位置，大多是由操作人员进行手动贴合，其贴合位置为大致位置，所选位置可能会导致获得的信号波形较差，影响检测效果；2、传统设备主要通过记录神经元在接收到声音刺激后产生的电位变化来评估听觉功能，这种方法可以检测到听觉信号的传递是否正常，但不能提供关于大脑皮层中听觉区域的详细信息，检测无法全面反应听觉功能。
因此，有必要对现有技术中的听觉功能检测进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备及其检测方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，包括：
穿戴组件，用于固定头部，包括：框体，以及与所述框体连接的若干弹性带；
听觉刺激组件，用于激发听觉反应；包括：设置在所述框体上的可移动电极片，以及设置在所述框体两侧的声音刺激单元；
主磁体，设置在所述穿戴组件的一侧，用于产生静态磁场；
射频线圈，用于产生和接收射频脉冲，其连接在若干所述弹性带上；
处理器，用于接收和整合从所述射频线圈输出的射频脉冲，并转化为MRI图像；
定位组件，用于根据所述图像，控制所述可移动电极片移动至指定神经位置；
处理模块，包括依次连接的获取单元，特征提取单元和评估单元；所述获取单元用于获取所述电极片的AEP电位信号和所述处理器输出的BOLD信号，所述特征提取单元用于提取关键特征，所述评估单元依次利用所述关键特征进行时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析，并综合评估听觉功能；
其中，所述时程特征分析是指对AEP电位信号和BOLD信号的时间特性的分析；所述空间分布特征分析是指对听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域分析；所述相关性分析是计算AEP电位信号和BOLD信号之间的相关性。
本发明一个较佳实施例中，所述主磁体包括：超导磁体和永久磁体，用于产生一个稳定且均匀的静态磁场，所述静态磁场的磁场强度为1.5T-3T。
本发明一个较佳实施例中，所述射频线圈通过电缆连接依次连接信号发生器、放大器、数据采集***和所述处理器，所述连接方式为电缆连接或无线连接。
本发明一个较佳实施例中，所述定位组件包括：立体定位***、配准单元和控制单元；所述立体定位***用于对面部进行扫描，并获取面部的三维结构信息；所述配准单元采用图像配准算法，将面部图像和MRI图像的坐标系进行对齐，并形成电极片定位信息；所述控制单元用于控制所述可移动电极片移动至指定的神经位置。
本发明一个较佳实施例中，所述声音刺激单元用于播放不同类型的声音刺激来激发听觉***的反应，其中不同类型包括但不限于：声音点击刺激、声音脉冲刺激、声音音调刺激和声音语音刺激。
本发明一个较佳实施例中，所述弹性带为条状结构，包括：中间部，和设置在所述中间部两侧的弹力部；若干所述弹性带的中间部固定，所述弹力部与所述框体的不同位置连接。
本发明一个较佳实施例中，所述指定神经为与听觉***相关的神经，包括听觉神经、前庭神经或三叉神经。
本发明一个较佳实施例中，所述评估单元根据时程特征分析、空间分布特征和相关性分析的结果，若时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析的结果均表明听觉刺激在大脑中的响应过程正常，认为听觉功能正常；若其中任何一个或多个显示异常，表明听觉功能存在问题。
本发明一个较佳实施例中，所述关键特征包括：波形特征、相位延迟和幅度变化。
本发明一个较佳实施例中，若干所述弹性带的顶部还连接有按摩单元，所述按摩单元与所述框体同心设置。
本发明一个较佳实施例中，处理器的评估单元中包括：时程特征分析模块、空间分布特征分析模块、相关性分析模块和综合评估模块；时程特征分析模块可以使用信号处理算法来实现，如傅里叶变换或小波变换处理算法；空间分布特征分析模块可以使用频谱分析或时频分析算法或芯片实现，如DSP芯片、FPGA芯片或CWT芯片；相关性分析模块可以通过通用的信号处理芯片实现，如DSP芯片或FPGA芯片，通过编程实现皮尔逊相关系数的计算；综合评估模块可以使用决策树模型，可以将时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析的结果作为决策树的特征，将听觉功能是否正常作为分类标签，通过训练决策树模型，可以得到判断听觉功能是否正常的分类器。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
本发明采用头部穿戴设备，并在头部穿戴设备上设置听觉刺激组件、主磁体和射频线圈，可以实现听觉刺激、产生静态磁场和接收射频脉冲，使得设备能够根据MRI图像准确地控制可移动电极片移动至指定的神经位置，确保所测量的AEP电位信号测量的准确性。
本发明两次利用主磁体、射频线圈和处理器，第一次可以获取高分辨率的头部神经图像，实现对于电极片的精确定位，第二次用于形成BOLD信号，用于提供脑区的活动水平，利用对AEP电位信号和BOLD信号进行时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析，并进行综合评估听觉功能，这种综合评估提供了对听觉功能的全面评估。
本发明的穿戴组件考虑了人体工程学原理，采用可调整尺寸的环形框体和弹性带，可以提供稳定的支撑和固定头部，可以适应不同头部尺寸和形状，确保设备紧密贴合头部，不易滑动或松动，具有稳定性、舒适性、可调性和快速固定和解除固定的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的优选实施例的听觉诱发电位检测用头部穿戴设备的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的听觉诱发电位检测的原理图；
图3是本发明的优选实施例的利用主磁体、射频线圈和处理器来获取头部神经的图像的方法流程图；
图4是本发明的优选实施例的采用BOLD信号和AEP电位信号来评估听觉功能的方法流程图；
图中：1、框体；2、移动卡条；3、弹性带；4、支架；5、可移动电极片；6、声音刺激单元；7、射频线圈；8、按摩单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1和图2所示，示出了本发明中一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备的结构示意图和原理图。该听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，包括包括：穿戴组件、听觉刺激组件、主磁体、射频线圈7、处理器和定位组件。
本发明中穿戴组件，用于固定头部，包括：框体1，以及与框体1连接的若干弹性带3。
本发明中框体1为环形结构，框体1围绕头部放置，提供一个稳定的支撑结构。框体1具备一定的柔性，可以采用塑料材料制备。框体1设置为具有伸缩功能的，在一个实施例中，在框体1的一侧设置移动卡条2，通过移动卡条2的活动，其活动可以通过电机控制，可以适应不同头部尺寸和形状，实现对于不同头部的固定。通过使用这样的穿戴组件，可以有效地固定头部，使其保持稳定。环形的框体1设计可能还能提供额外的舒适性和适应性，使穿戴组件更加符合人体工程学原理。
弹性带3为条状结构，其两端分别与框体1连接，用于将框体1固定在头部上。该弹性带3包括：中间部，和设置在中间部两侧的弹力部；若干弹性带3的中间部总是固定在一起的，而弹力部用于与框体1的不同位置连接。中间部为不易变形的硬质材料组成，可以为塑料材料或皮革材料等；弹力部由柔软而有弹性的材料制成，在一个实施例中，弹性带3为橡胶或弹性织物。
这里的弹性带3的数量为3-6个，用于连接到框体1的不同位置，以提供均匀的固定力和稳定性。在一些实施例中，采用滑动式调节器、扭转式调节器或魔术贴等方式，用于改变弹力部的长度，实现拉紧或放松弹力部，以适应不同头部尺寸和形状，并提供适当的张力。这些连接方式可以使弹性带3易于调整和固定，并且可以根据需要进行快速的解除固定。
本发明中弹性带3和框体1在穿戴组件中起到了固定和稳定头部的作用，其柔软性和弹性使其能够适应不同头部形状和尺寸，并提供舒适的固定感。
本发明中穿戴组件的框体1底部可以设置有支架4，支架4与框体1转动连接，支架4还可以增加框体1的稳定性，防止其在使用过程中倾斜或摇晃。
在一个实施例中，在穿戴组件的弹性带3上设置有按摩单元8，按摩单元8与框体1同心设置。
本发明中主磁体包括：超导磁体和永久磁体，用于产生一个稳定且均匀的静态磁场，用于对被检查人体中的原子核进行磁化，该静态磁场的磁场强度为1.5T-3T。
这里的超导磁体是一种通过超导材料传导电流而产生强磁场的磁体，可以在没有能量损耗的情况下产生强大的磁场。超导磁体需要使用液氮或液氦等低温冷却剂来维持超导状态。永久磁体是一种使用永久磁性材料产生磁场的磁体。这些磁体由强磁性材料制成，如钕铁硼（NdFeB）或钴磁体（SmCo），可以产生持久的磁场而无需外部电源。通过将超导磁体和永久磁体结合在一起，超导磁体提供较高的磁场强度，而永久磁体则提供更稳定的磁场，实现较高的磁场强度和较好的稳定性。
在一个实施例中，本发明中的主磁体被安置在磁体鞍座的内部，磁体鞍座的形状为环形或半环形，以适应头部的形状。被检查的人体头部被放置在磁体鞍座的中央位置，以确保其产生的磁场能够覆盖到被检查人体的头部区域。其中，超导磁体被安置在磁体鞍座的中央位置，并通过液氮或液氦的冷却***来维持超导状态；而永久磁体被安置在超导磁体周围，以提供更稳定的磁场。
这里，磁体鞍座围绕着头部或穿戴组件外侧设置，且不与头部或穿戴组件接触，检测时保证头部位于磁体鞍座的中央位置即可。
本发明中射频线圈7是一种用于产生和接收射频信号的设备，其由导线或线圈制成，其形状包括但不限于圆形、椭圆形或方形。该射频线圈7被连接在若干弹性带3中间部的交叉位置上。
该射频线圈7起到产生射频脉冲和接收信号的作用，其一，主磁体产生一个静态磁场，而射频线圈7则用于产生一个特定频率的交变磁场，即射频脉冲。这个射频脉冲会对被检查的人体组织中的原子核进行磁化，为后续的信号接收提供必要的信号源；其二，射频线圈7用于接收信号，当射频脉冲作用于人体头部组织中的原子核后，原子核会释放出信号。射频线圈7会接收这些信号，并将其转换为电信号。
该射频线圈7通过电缆连接到其他设备，如信号发生器、放大器或数据采集***，连接方式可以是电缆连接或无线连接。
本发明中信号发生器是用来产生特定频率和幅度的信号的设备。在射频线圈7***中，信号发生器可以提供输入信号，用于激励射频线圈7产生特定频率和幅度的电磁场。该信号发生器的频率在127.8MHz-199.3MHz。放大器在射频线圈7***中用于增强信号的幅度。放大器可以将信号发生器产生的较低功率信号放大到所需的功率水平，以确保射频线圈7***的输出满足检测需求。数据采集***用于采集和记录射频线圈7***的输出信号。因此，信号发生器、放大器和数据采集***在射频线圈7***中协同工作，用于产生和控制射频信号。
本发明处理器，用于接收和整合从射频线圈7输出的射频脉冲，转化为图像，并以显示器形式显示。具体地，数据采集***采集和记录射频线圈7***的输出信号，输送至处理器。
处理器接收到射频信号后，进行一系列的信号处理和图像重建算法，将射频信号转化为MRI图像。这些算法包括傅里叶变换、滤波、空间域和频率域的图像重建等。处理器会对信号进行数字化、滤波、去噪等处理，然后将处理后的数据进行图像重建，生成最终的MRI图像。
此外，处理器可以对图像进行后处理，如增强对比度、降噪、空间分辨率增强等，以提高图像质量和可视化效果。处理器将处理后的图像输出到显示器上。
本发明通过上述MRI图像可以帮助医生精确定位神经。MRI技术可以提供高分辨率的解剖图像，可以清晰显示神经的位置、走向和关系。
接下来，举一个例子，说明利用主磁体、射频线圈7和处理器来获取头部神经的图像的方法，如图3所示，具体步骤如下：
A1、将待检测人员头部置于在磁体鞍座的中央位置，确保主磁体产生的磁场能够覆盖到被检查人体的头部区域，磁场强度为3T；通过电缆将射频线圈7连接到信号发生器、放大器和数据采集***；
A2、打开信号发生器的电源，并在其界面上，输入199.3MHz的射频脉冲频率值，射频脉冲的幅度为80伏特，确认设置并启动信号发生器；
A3、使用放大器将信号发生器产生的较低功率信号放大到200W的功率水平；
A4、数据采集***将采集和记录射频线圈7***的输出信号；
A5、处理器接收到射频信号后，进行一系列的信号处理和图像重建算法，将射频信号转化为MRI图像，MRI图像将被输出到显示器上，从而可以获取头部神经的图像。
通过上述设备中的主磁体、射频线圈7和处理器，可以对头部进行扫描，并生成神经图像，这些神经图像显示头部的内部结构和神经分布，为接下来的电极片定位提供参考。
本发明利用立体定位***，对面部进行扫描，获取面部的三维结构信息。将获得的三维结构信息和上述MRI图像进行配准，从而实现准确的电极片定位。这里的立体定位***可以是3D扫描设备、激光扫描或其他面部扫描技术。
在一个实施例中，立体定位***包括：摄像头、跟踪单元和计算机软件；摄像头用于捕捉面部的图像，其置于测试人员的前方，可以使用多个摄像头以不同的角度和视角捕捉面部图像，以获取更准确的三维结构信息。跟踪单元用于跟踪摄像头的位置和姿态，确定摄像头相对于病人头部的位置和方向，进而将面部图像与MRI图像进行配准。
计算机软件用于处理和分析摄像头捕捉到的面部图像，并生成面部的三维结构信息。
在配准过程中，使用图像配准算法，将面部图像和MRI图像的坐标系进行对齐，从而将电极片定位信息与MRI图像的解剖结构进行对应。其中，图像配准算法包括但不限于采用点对点配准、特征点匹配或形态学配准。
本发明在配准过程后，利用配准后的电极片定位信息可以用来驱动穿戴组件上的可移动电极片5，将其定位到指定的神经周围。
本发明中可移动电极片5与框体1的驱动方式可以是机械或电动驱动器来实现。在一个实施例中，在框体1上设置一个机械装置，通过电机或其他驱动装置来控制电极片的位置，这里的机械装置可以是齿轮装置或滑轨装置等。在一个实施例中，使用电动马达或线性致动器，通过电力或磁场的作用，将电能转化为推动可移动电极片5在框体1上移动的驱动力。这种装置可以通过电线与外部电源连接，当接通电源时，电动马达或线性致动器会驱动可移动电极片5在框体1上移动。
本发明中指定的神经为与听觉***相关的神经，可以是听觉神经、前庭神经或三叉神经。这里优选为听觉神经，其在听觉诱发电位检测中，总是传输速度最快，确保听觉刺激信号在最短的时间内传递到大脑，从而产生相应的听觉诱发电位反应。传输速度快可以减少信号传递的延迟，提高实时性，有助于更准确地定位和激活特定的神经区域，意味着信号能够更快地到达目标区域，从而提高检测的准确性和实时性。
本发明中的听觉刺激组件还包括设置在框体1两侧的声音刺激单元6，这里的声音刺激单元6可以是耳机或扬声器等音频设备。通过播放不同类型的声音刺激来激发听觉***的反应，其中不同类型包括但不限于：声音点击刺激、声音脉冲刺激、声音音调刺激和声音语音刺激。
通过使用不同类型的声音刺激，可以判断检测人员听觉***对不同刺激特征（如短暂的声音点击、特定频率和幅度的声音脉冲、不同音调或音高的声音、语音片段或单词）的处理和响应，听觉***的敏感性、响应速度、音高编码能力以及对语言信息的处理和理解能力。通过结合不同类型的声音刺激，可以更全面地评估听觉***的功能状态，为听觉能力的评估提供更准确的信息。
需要说明的是，声音点击刺激是通过播放短暂的声音点击，如短脉冲声或短音频片段，以激发听觉***的反应。声音脉冲刺激是通过播放特定频率和幅度的声音脉冲，以激发听觉***的反应。声音音调刺激是通过播放具有不同音调或音高的声音，以激发听觉***的反应。声音语音刺激是通过播放语音片段或单词，以激发听觉***的反应。
在听觉诱发过程中，当采用不同类型的声音刺激来激发听觉***的反应后，电极片通常连接到电记录仪上，用于记录听觉刺激引发的电生理信号。
由于在听觉诱发过程中，刺激是由外部声音刺激传输到大脑皮层，而不是由大脑皮层传输到神经。具体来说，外部声音刺激首先被耳朵接收，并通过听觉通路传输到大脑皮层的听觉区域。在听觉区域，刺激会引发神经元的活动，并产生相应的电生理信号，如听觉诱发电位（AEP）。因此，对于听觉诱发电位（AEP）的检测，需要同时检测电极片的电信号、大脑皮层的听觉区域活动，以及它们之间的连通性。
在听觉诱发电位检测中，主磁体产生的磁场，使得人体中的氢原子核被极化并产生一个信号。当外部的射频线圈7施加一个射频脉冲时，氢原子核会吸收能量并发生共振，听觉刺激会引起听觉区域的血流量增加，从而导致血液动力学响应BOLD信号的变化。通过分析这些BOLD信号的变化，可以推测出大脑皮层中听觉区域的功能活动。
如图4所示，本发明采用BOLD信号和AEP电位信号来评估听觉功能，该方法具体以下步骤：
B1：时程特征分析：对监测到的BOLD信号和AEP电位信号进行处理，提取关键特征，分析关键特征得到听觉刺激在大脑中的时程特征，其中，关键特征包括：波形特征、相位延迟、幅度变化；
B2：分析空间分布特征：将BOLD信号和AEP电位信号的空间分布进行对比，观察听觉刺激引起的大脑活动在空间上的分布情况，确定听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域；
B3：进行相关性分析：计算BOLD信号和AEP电位信号之间的相关性，评估它们之间的一致性和相互关联程度；
B4：结合分析BOLD信号和AEP电位信号的时程特征、空间分布特征和相关性，评估听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程。
本发明B1中的时程特征分析是指对听觉诱发电位（AEP）信号和BOLD信号的时间特性进行分析，这个时间特性反应在波形特征、相位延迟和幅度变化；其中听觉诱发电位（AEP）信号反映神经元对听觉刺激的电生理响应，而BOLD信号反映脑区对于听觉的刺激程度和敏感性。
B1步骤是对监测到的BOLD信号和AEP电位信号进行处理，提取关键特征，包括波形特征、相位延迟和幅度变化。通过对信号的处理和分析，得到听觉刺激在大脑中的时程特征，即它们的持续时间、延迟和强度变化。
具体地，AEP电位信号的相位延迟表现为波形的延迟或偏移，AEP电位信号的幅度变化表现为波形的振幅变化；在一个实施例中，根据波形形态，通过比较刺激信号的起始点和AEP波形的起始点来确定相位延迟的时间差，得到AEP电位信号的相位延迟的特征；根据波形形态，通过比较AEP波形的峰值大小或者波形的振幅变化来确定幅度变化的程度，得到AEP电位信号的幅度变化的特征。
具体地，BOLD信号的相位延迟是指在不同脑区之间传递神经信息所需的时间延迟；BOLD信号的幅度变化表现为脑活动的强度变化。在一个实施例中，通过对BOLD信号进行时域分析，提取出其波形特征，包括峰值、峰谷之间的时间间隔、波形的周期性；通过对多个脑区的BOLD信号进行交叉相关分析，得到不同脑区之间的相位延迟，得到BOLD信号的相位延迟的特征；通过对BOLD信号进行幅度调整、归一化等处理，提取出脑活动的幅度变化特征，得到BOLD信号的幅度变化特征。
通过对BOLD信号和AEP电位信号进行分别分析，可以评估听觉***的功能和状态。例如，如果BOLD信号或AEP电位信号的相位延迟或幅度变化存在异常或者与正常人群相比存在明显差异，可能表明听觉***的功能存在问题。
在步骤B2中，B2中的空间分布特征分析采用了B1中提取的关键特征，通过分析不同脑区的BOLD信号强度和激活程度，确定听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域。同时，比较脑区的AEP电位信号的振幅和相位延迟，得到听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域。综合分析BOLD信号和AEP电位信号的空间分布特征，得到听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程，评估听觉***的功能和状态。
本发明上述B3中，相关性分析是计算BOLD信号和AEP电位信号之间的相关性，以评估它们之间的一致性和相互关联程度。B3是利用B1中提取的关键特征，如波形特征、相位延迟和幅度变化，作为BOLD信号和AEP电位信号之间的特征向量。
在一个实施例中，计算BOLD信号和AEP电位信号的特征变量的皮尔逊相关系数。若相关系数接近1，则表示两个变量具有强正相关关系；若相关系数接近-1，则表示两个变量具有强负相关关系；若相关系数接近0，则表示两个变量之间没有线性关系。在实际应用中，评估单元可以使用专门的数据分析软件或编程语言来实现上述计算和分析步骤。
在评估听觉功能时，观察处理后的BOLD信号和AEP电位信号的时程特征，比如响应延迟、持续时间和幅度变化。若两个信号的时程特征在听觉刺激下呈现一致的变化，即响应延迟和持续时间相似，并且幅度变化趋势一致，可以认为听觉功能正常；若存在明显的时程特征差异，可能表明听觉功能存在异常。比较BOLD信号和AEP电位信号的空间分布情况，观察听觉刺激引起的大脑活动在空间上的分布情况。若两个信号的空间分布特征相似，即在相似的脑区显示活跃，可以认为听觉功能正常；若存在明显的空间分布差异，可能表明听觉功能存在异常。计算BOLD信号和AEP电位信号之间的相关性，评估它们之间的一致性和相互关联程度。若两个信号之间存在较高的相关性，表示它们在评估听觉功能时具有一致的结果，而较低的相关性可能表明存在听觉功能的异常。
在步骤B4中，将B1中的时程特征分析、B2中的空间分布特征分析和B3中的相关性分析结合起来，综合评估听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程。
首先，通过时程特征分析，得到听觉刺激在大脑中的时程特征，包括波形特征、相位延迟和幅度变化，反映了听觉刺激在时间上的响应模式和变化趋势。
其次，通过空间分布特征分析，得到听觉刺激引起的大脑活动在空间上的分布情况，包括加工路径和活跃区域，反映了听觉刺激在大脑中不同脑区的响应模式和空间分布。最后，通过相关性分析，计算BOLD信号和AEP电位信号之间的相关性，得到它们之间的一致性和相互关联程度，反映了听觉刺激在大脑中的传递和加工过程的协调性和一致性。综合以上三个方面的分析结果，可以更全面地评估听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程，进而评估听觉***的功能和状态。
在一个实施例中，若时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析的结果均表明听觉刺激在大脑中的响应过程正常，可以认为听觉功能正常；若其中任何一个或多个方面显示异常，可能表明听觉功能存在问题。
上述步骤B1-B4之间的联系是相互补充和支持的，共同构成了一个完整的分析流程，用于揭示听觉刺激在大脑中的处理过程和活动情况。
上述各个步骤都是为了对听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程进行全面评估而进行的。B1中的时程特征分析通过提取AEP电位信号和BOLD信号的波形特征、相位延迟和幅度变化，获得了听觉刺激在大脑中的时程特性。B2-B3分别利用了B1中提取的关键特征，B2通过对比BOLD信号和AEP电位信号的空间分布，确定了听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域，而B3中的相关性分析计算了BOLD信号和AEP电位信号之间的相关性，评估了它们之间的一致性和相互关联程度；B4结合了时程特征、空间分布特征和相关性分析的结果，对听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程进行了综合评估。这些步骤相互关联，共同、更全面和准确的听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程的评估结果，进而评估听觉***的功能和状态。
在一个实施例中，通过处理模块实现上述步骤B1-B4，该处理模块包括依次连接的获取单元，特征提取单元和评估单元；
获取单元用于获取所述电极片的AEP电位信号和所述处理器输出的BOLD信号；特征提取单元用于提取关键特征，包括BOLD信号和AEP电位信号的波形特征、相位延迟、幅度变化；评估单元依次进行时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析，并综合评估听觉功能。
处理模块可以通过硬件实现，例如使用专门的信号处理芯片或FPGA（现场可编程门阵列）等硬件设备，也可以通过软件实现，例如使用编程语言和相关算法库。无论采用硬件还是软件实现方式，处理模块都可以对获取到的BOLD信号和AEP电位信号进行处理和分析，并输出评估结果。
在一个实施例中，处理器的评估单元中包括：时程特征分析模块、空间分布特征分析模块、相关性分析模块和综合评估模块。这里时程特征分析模块可以使用信号处理算法来实现，如傅里叶变换或小波变换处理算法；空间分布特征分析模块可以使用频谱分析或时频分析算法或芯片实现，如DSP芯片、FPGA芯片或CWT芯片；相关性分析模块可以通过通用的信号处理芯片实现，如DSP芯片或FPGA芯片，通过编程实现皮尔逊相关系数的计算；综合评估模块可以使用决策树模型，可以将时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析的结果作为决策树的特征，将听觉功能是否正常作为分类标签，通过训练决策树模型，可以得到判断听觉功能是否正常的分类器。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (9)
1.一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于，包括：
穿戴组件，用于固定头部，包括：框体，以及与所述框体连接的若干弹性带；
听觉刺激组件，用于激发听觉反应；包括：设置在所述框体上的可移动电极片，以及设置在所述框体两侧的声音刺激单元；
主磁体，设置在所述穿戴组件的一侧，用于产生静态磁场；
射频线圈，用于产生和接收射频脉冲，其连接在若干所述弹性带上；
处理器，用于接收和整合从所述射频线圈输出的射频脉冲，并转化为MRI图像；
定位组件，用于根据所述图像，控制所述可移动电极片移动至指定神经位置；
处理模块，包括依次连接的获取单元，特征提取单元和评估单元；所述获取单元用于获取所述电极片的AEP电位信号和所述处理器输出的BOLD信号，所述特征提取单元用于提取关键特征，所述评估单元依次利用所述关键特征进行
时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析，并综合评估听觉功能；
其中，所述时程特征分析是指对AEP电位信号和BOLD信号的时间特性的分析；所述空间分布特征分析是指对听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域分析；所述相关性分析是计算AEP电位信号和BOLD信号之间的相关性；
其中，采用BOLD信号和AEP电位信号来综合评估听觉功能，包括以下步骤：
B1：时程特征分析：对监测到的BOLD信号和AEP电位信号进行处理，提取关键特征，分析关键特征得到听觉刺激在大脑中的时程特征，其中，关键特征包括：波形特征、相位延迟、幅度变化；
B2：分析空间分布特征：将BOLD信号和AEP电位信号的空间分布进行对比，观察听觉刺激引起的大脑活动在空间上的分布情况，确定听觉刺激在大脑中的加工路径和活跃区域；
B3：进行相关性分析：计算BOLD信号和AEP电位信号之间的相关性，评估它们之间的一致性和相互关联程度；
B4：结合分析BOLD信号和AEP电位信号的时程特征、空间分布特征和相关性，评估听觉刺激在大脑中的传递、加工和响应过程；
所述评估单元根据时程特征分析、空间分布特征和相关性分析的结果，若时程特征分析、空间分布特征分析和相关性分析的结果均表明听觉刺激在大脑中的响应过程正常，认为听觉功能正常；若其中任何一个或多个显示异常，表明听觉功能存在问题。
2.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述主磁体包括：超导磁体和永久磁体，用于产生一个稳定且均匀的静态磁场，所述静态磁场的磁场强度为1.5T-3T。
3.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述射频线圈通过电缆连接依次连接信号发生器、放大器、数据采集***和所述处理器，所述连接方式为电缆连接或无线连接。
4.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述定位组件包括：立体定位***、配准单元和控制单元；所述立体定位***用于对面部进行扫描，并获取面部的三维结构信息；所述配准单元采用图像配准算法，将面部图像和MRI图像的坐标系进行对齐，并形成电极片定位信息；所述控制单元用于控制所述可移动电极片移动至指定的神经位置。
5.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述声音刺激单元用于播放不同类型的声音刺激来激发听觉***的反应，其中不同类型包括但不限于：声音点击刺激、声音脉冲刺激、声音音调刺激和声音语音刺激。
6.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述弹性带为条状结构，包括：中间部，和设置在所述中间部两侧的弹力部；若干所述弹性带的中间部固定，所述弹力部与所述框体的不同位置连接。
7.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述指定神经为与听觉***相关的神经，包括听觉神经、前庭神经或三叉神经。
8.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：所述关键特征包括：波形特征、相位延迟和幅度变化。
9.根据权利要求1所述的一种听觉诱发电位检测用头部穿戴设备，其特征在于：若干所述弹性带的顶部还连接有按摩单元，所述按摩单元与所述框体同心设置。
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