技术摘要：
本申请公开了一种动态β功率信号跟踪方法、系统及终端，建立受控自回归CAR模型，接收PI控制器的第一输出信号输出第一β功率信号，获取第一β功率信号与期望β功率信号的信号差值；将信号差值输入PI控制器，PI控制器根据信号差值输出第二输出信号给CAR模型，CAR模型输出 全部
背景技术：
帕金森疾病(PD)是一种常见的神经系统变性疾病，对内侧苍白球(GPi) 或底丘脑 核(STN)施加深度脑刺激(DBS)能够缓解PD症状。DBS刺激参数主要根据临床医生的经验选 取，不能根据任何神经或运动反馈调整参数，因此会耗费更多的能量，增加患者更换刺激器 的频率。如果能够辨识基底核模型输入刺激频率与输出β功率信号的关系，根据β功率信号 的变化选取合适的刺激参数，可以提高控制疗效。 闭环DBS比开环高频刺激能更好的抑制PD患者的运动症状，如果能够找到合适的 反应病理状态的参考信号，实现按需刺激，能够在降低能耗的同时又能减少副作用。因此如 何能够准确跟踪β功率信号是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案： 第一方面，本申请实施例提供了一种动态β功率信号跟踪方法，所述方法包括：建 立受控自回归CAR模型，所述CAR模型用于接收PI控制器的第一输出信号输出第一β功率信 号，所述第一输出信号为所述PI控制器任一时刻输出的信号；获取所述第一β功率信号与期 望β功率信号的信号差值；将所述信号差值输入所述PI控制器，所述PI控制器根据所述信号 差值输出第二输出信号给所述CAR模型，所述CAR模型输出第二β功率信号。 采用上述实现方式，从CAR模型输出的β功率信号与期望β功率信号进行比较后，获 得的差值输入到收PI控制器，PI控制器根据接收的差值信号获得一个输出信号给CAR模型。 CAR模型根据接收到的信号输出一个接近于期望β功率信号的输出信号。这样不论期望β功 率信号是否变动，都可以实现对β功率信号的跟踪。 结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述建立受控自回归CAR模 型包括：辨识神经网络输入刺激频率与输出GPi神经元β功率的关系，从CTx-BG-Th神经网络 收集输入输出数据，输入输出表示为： 其中u(k)表示输入信号刺激频率，y(k)表示输出GPi神经元β频段振荡功率，na和nb 为输出输入信号的阶数，ε(k)表示白噪声；确定CAR模型的模型参数和所述模型参数的阶 数。 结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所 述确定CAR模型的模型参数和所述模型参数的阶数，包括：使用递归最小二乘法估计CAR模 型参数；通过真实输出信号与所述CAR模型的输出信号获得所述CAR模型的输出均方根误 差，所述输出均方根误差用于量化所述CAR模型的预测精度；根据所述输出均方根误差确定 所述模型参数的阶数。 4 CN 111599437 A 说 明 书 2/8 页 结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述获取所述第一β功率信 号与期望β功率信号的信号差值，包括：将所述第一β功率信号和所述期望β功率信号输入到 减法器；所述减法器输出所述信号差值。 结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，还包括确定所述 PI控制器 的参数，以使得所述PI控制器稳定。 第二方面，本申请实施例提供了一种动态β功率信号跟踪系统，所述系统包括：模 型建立模块，用于建立受控自回归CAR模型，所述CAR模型用于接收PI控制器的第一输出信 号输出第一β功率信号，所述第一输出信号为所述PI控制器任一时刻输出的信号；获取模 块，用于获取所述第一β功率信号与期望β功率信号的信号差值；信号跟踪模块，用于将所述 信号差值输入所述PI控制器，所述PI控制器根据所述信号差值输出第二输出信号给所述 CAR模型，所述CAR模型输出第二β功率信号。 结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述模型建立模块包括：第 一确定单元，用于辨识神经网络输入刺激频率与输出GPi神经元β功率的关系，从CTx-BG-Th 神经网络收集CAR模型输入输出数据，CAR 模型输入输出表示为： 其中u(k)表示输入信号刺激频率，y(k)表示输出GPi神经元β频段振荡功率，na和nb 为输出输入信号的阶数，ε(k)表示白噪声；第二确定单元，用于确定CAR模型的模型参数和 所述模型参数的阶数。 结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所 述第二确定单元包括：参数估计子单元，用于使用递归最小二乘法估计CAR模型参数；获取 子单元，用于通过真实输出信号与所述CAR模型的输出信号获得所述CAR模型的输出均方根 误差，所述输出均方根误差用于量化所述CAR模型的预测精度；确定子单元，用于根据所述 输出均方根误差确定所述模型参数的阶数。 结合第二方面，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述获取模块包括：信号输 入单元，用于将所述第一β功率信号和所述期望β功率信号输入到减法器；差值输出单元，用 于所述减法器输出所述信号差值。 第三方面，本申请实施例提供了一种终端，包括：处理器；存储器，用于存储计算机 可执行指令；当所述处理器执行所述计算机可执行指令时，所述处理器执行第一方面或第 一方面任一可能实现方式所述的方法，实现动态β功率信号的跟踪 附图说明 图1为本申请实施例提供的一种动态β功率信号跟踪方法的流程示意图； 图2为本申请实施例提供的闭环PI控制系统框架示意图； 图3为本申请实施例提供的闭环DBS系统的线性变换系统示意图； 图4为本申请实施例提供的CAR模型参数na和nb与均方根误差的关系示意图； 图5为本申请实施例提供的不同迭代次数下CAR模型的参数估计示意图； 图6为本申请实施例提供的CAR模型辨识效果示意图； 图7为本申请实施例提供的闭环控制系统跟踪不同β功率在不同初始刺激频率下 5 CN 111599437 A 说 明 书 3/8 页 的响应时间的变化示意图； 图8为本申请实施例提供的闭环PI控制器鲁棒性测试跟踪其他幅值β功率效果示 意图； 图9为本申请实施例提供的PI控制器跟踪随时间动态的变化的β功率示意图； 图10为本申请实施例提供的PI控制器跟踪随频率动态的变化的β功率示意图； 图11为本申请实施例提供的一种动态β功率信号跟踪系统示意图； 图12为本申请实施例提供的一种终端的示意图。
