本發明涉及喉返神經模擬提示、標記，更具體地說，本發明涉及一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統。

背景技術：

1、在甲狀腺或頸部手術中，保護喉返神經至關重要；然而現有技術主要依賴于術者的經驗或簡單的刺激與響應檢測方法，難以實現對神經的定位和動態保護；同時由于患者個體差異，例如脂肪層厚度和皮下液體分布的不同，往往導致電流刺激不均，缺乏對刺激過程的監測。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的上述缺陷，本發明的實施例提供一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，通過多極電極陣列與組織電導率測量單元，結合動態電流分配技術，實現對目標神經區域的刺激，同時反饋控制單元依據神經響應信號的動態變化調整刺激數據，形成閉環優化機制，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，包括數據輸入層、數據處理層、數據輸出層；

3、數據輸入層包括電刺激模塊、信號采集模塊；數據輸入層用于將刺激數據和生物信號傳遞至數據處理層；

4、數據處理層包括中心控制模塊；數據處理層用于輸出分析結果至數據輸出層；

5、數據輸出層包括定位提示模塊、顯示與交互模塊；數據輸出層用于接收數據處理層的分析結果并執行反饋；

6、所述電刺激模塊包括多極電極陣列、電流分配單元、組織電導率測量單元；多極電極陣列包括至少兩組獨立的電極對，電極對中的每個獨立電極通過連接電流分配單元獨立調控電流強度；電流分配單元根據預設的刺激數據，將電流分配至不同的獨立電極；組織電導率測量單元通過兩組獨立的電極對和阻抗測量芯片計算目標區域的復阻抗，兩組獨立的電極對中，其中一組電極對為注入電極對，注入電極對注入有恒定交流電流，另一組電極對為測量電極對，測量電極對用于測量電壓差；

7、所述信號采集模塊包括電生理傳感器陣列、信號融合與增強單元、反饋控制單元；電生理傳感器陣列布置于刺激區域周圍，用于采集神經活動的生物信號；信號融合與增強單元用于放大神經信號、消除噪聲干擾，并將信號轉換為數字化輸出；反饋控制單元用于接收信號采集模塊所提供的目標神經的生物信號與當前電刺激模塊的刺激數據，通過時序對齊和特征匹配，計算生物信號強度與期望效果的偏差，反饋控制單元根據偏差調整刺激數據，刺激數據包括電流強度、頻率或激活的電極組合，生成動態優化指令并傳遞至電刺激模塊。

8、在一個優選的實施方式中，電流分配單元包括多通道數模轉換器和功率放大器；多通道數模轉換器用于將預設的刺激數據轉化為電流信號輸出；

9、信號融合與增強單元包括差分放大器、濾波器、模數轉換器；模數轉換器用于將生物信號轉化為供數據處理的數字信號；差分放大器用于濾波電路剔除噪聲；濾波器用于清除環境干擾。

10、在一個優選的實施方式中，所述中心控制模塊包括微控制器mcu、數據存儲單元、通信接口；通信接口包括i2c總線、uart接口；i2c總線用于連接數據輸入層模塊，傳輸控制指令；uart接口用于連接數據輸出層傳輸分析結果。

11、在一個優選的實施方式中，所述定位提示模塊包括振動單元、狀態指示燈；振動單元包括振動馬達，振動單元通過振動頻率或者振動強度來提示神經靠近區域的風險；狀態指示燈用于顯示神經的狀態風險信息；

12、顯示與交互模塊用于將系統運行狀態和分析結果通過屏幕或音頻方式傳遞給醫生讀取。

13、在一個優選的實施方式中，多極電極陣列的輸入端通過導線連接至電流分配單元的輸出端；電流分配單元的輸入端通過i2c總線連接至微控制器mcu的輸出端；組織電導率測量單元的輸出端通過i2c總線連接至微控制器mcu的輸入端；

14、電生理傳感器陣列通過導線與信號融合與增強單元的差分放大器輸入端連接，用于采集目標區域的神經活動信號；信號融合與增強單元的差分放大器與濾波器相連接；信號融合與增強單元的濾波器與模數轉換器相連接；信號融合與增強單元的模數轉換器與反饋控制單元連接；反饋控制單元通過i2c總線與微控制器mcu連接；

15、中心控制模塊通過uart接口連接定位提示模塊；中心控制模塊通過uart接口連接顯示與交互模塊；中心控制模塊的數據存儲單元與微控制器mcu連接；

16、電源與保護模塊通過電源線路為數據輸入層、數據處理層和數據輸出層供電。

17、在一個優選的實施方式中，基于組織電導率測量單元和電流分配單元構建組織電導率分布模型，其表示為：

18、；

19、其中為目標區域在三維空間中的電導率分布；表示由注入電極對注入的恒定交流電流；表示由測量電極對記錄的電壓差；為幾何校正系數；為測量電極對的電壓差變化量；為電極對之間的距離變化量；為電壓差隨電極間距離變化的梯度；

20、基于反饋控制單元、信號融合與增強單元構建神經響應優化閉環模型，其表示為：

21、；

22、其中為神經響應信號與目標刺激信號的偏差；表示由電刺激模塊施加的目標刺激信號；表示由信號融合與增強單元所采集的神經響應信號；為目標神經響應信號隨時間的變化率；為靜態信號響應的權重參數；為動態信號變化率的權重參數；，為目標刺激信號與神經響應信號的時間區間起點和終點。

23、在一個優選的實施方式中，基于刺激數據所包括的電流強度、頻率或激活的電極組合建立神經響應優化閉環模型；

24、；

25、其中表示電流強度，表示刺激信號的頻率，表示激活的電極集合，表示時間變量；表示在，，，的作用下生成的目標刺激信號；

26、；

27、其中為電流傳播的衰減系數；表示電極與目標神經之間的夾角；為第個電極與目標神經的距離；為第個激活電極的電流強度；為第個電極位置的局部電導率；為第個電極信號的相位偏移量。

28、本發明的技術效果和優點：

29、通過多極電極陣列與組織電導率測量單元，結合動態電流分配技術，實現對目標神經區域的刺激；同時反饋控制單元依據神經響應信號的動態變化調整刺激數據，形成閉環優化機制，從而克服因患者個體組織差異導致的刺激不均勻問題；

30、利用四電極法結合阻抗測量芯片，實時構建目標區域的電導率分布模型，計算局部非均勻電導率，動態調整電極組合和電流強度，有效適應患者因脂肪層或液體分布差異而導致的電流擴散問題，提高電刺激的靶向性。

技術特征：

1.一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，包括數據輸入層、數據處理層、數據輸出層；

2.根據權利要求1所述的一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，其特征在于：電流分配單元包括多通道數模轉換器和功率放大器；多通道數模轉換器用于將預設的刺激數據轉化為電流信號輸出；

3.根據權利要求2所述的一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，其特征在于：

4.根據權利要求3所述的一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，其特征在于：

5.根據權利要求4所述的一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，其特征在于：還包括電源與保護模塊；

6.根據權利要求5所述的一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，其特征在于：

7.根據權利要求6所述的一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，其特征在于：

技術總結
本發明公開了一種甲狀腺喉返神經模擬標記系統，具體涉及喉返神經模擬提示、標記領域，包括數據輸入層、數據處理層、數據輸出層；數據輸入層包括電刺激模塊、信號采集模塊；數據輸入層用于將刺激數據和生物信號傳遞至數據處理層；數據處理層包括中心控制模塊；數據處理層用于輸出分析結果至數據輸出層；數據輸出層包括定位提示模塊、顯示與交互模塊。通過多極電極陣列與組織電導率測量單元，結合動態電流分配技術，實現對目標神經區域的刺激；同時反饋控制單元依據神經響應信號的動態變化調整刺激數據，形成閉環優化機制，從而有效克服因患者個體組織差異導致的刺激不均勻問題。

技術研發人員：李欣,姚響蕓,宋世兵
受保護的技術使用者：北京大學第三醫院（北京大學第三臨床醫學院）
技術研發日：
技術公布日：2025/3/10