[发明专利]一种穿戴式脑磁图仪环境噪声抑制系统及方法

说明书

本申请属于脑磁图探测技术领域，提供一种穿戴式脑磁图仪环境噪声抑制系统和方法，系统包括磁屏蔽房、脑磁测量帽、原子磁力计探测传感器阵列、原子磁力计参考传感器阵列，被试者头戴所述脑磁测量帽置于所述磁屏蔽房内，所述原子磁力计探测传感器阵列设置在所述脑磁测量帽内，所述原子磁力计参考传感器阵列设置在被试者头部上方，该系统结构更加简易，轻便和灵活。此外，本申请提供的穿戴式脑磁图仪环境噪声抑制方法无需对每个原子磁力计探测传感器进行梯度式排布配置，在保持原有柔性测量帽上探测传感器配置不变的基础上，即可实现保持脑磁信号强度不衰减且有效抑制屏蔽房环境噪声，提升脑磁信号信噪比。

技术领域

本申请涉及脑磁图探测技术领域，特别是涉及一种穿戴式脑磁图环境噪声抑制系统及方法。

背景技术

脑磁图(Magnetoencephalography，MEG)是一种无创、实时探测大脑神经元电活动所产生磁场的神经影像学技术，在脑科学研究和神经外科临床诊断方面具有重要的作用和广泛的应用前景。当前商用MEG使用的弱磁传感器是超导量子干涉仪(SuperconductorQuantum Interference Devices，SQUID)。近年来，一种新型的量子弱磁传感器-无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力计(Optically-pumped magnetometer，OPM)得到了快速发展，其无需工作在超低温环境就能实现和SQUID相当的探测灵敏度，并且具有轻便、可小型化、探测距离近、造价低等优势，通过阵列形式将小型原子磁力计排布在脑磁测量帽插槽内可实现穿戴式脑磁图仪。

人脑MEG信号极弱(约数百fT)，易受环境噪声干扰，为有效提高信噪比，需要采用合适的噪声抑制方法。SQUID内部具有梯度线圈，可实现梯度去噪，并且SQUID传感器所处液氦低温环境也有利于抑制环境热噪声。原子磁力计则不具备这个条件，其对环境噪声更为敏感。为有效抑制环境噪声的干扰，传统方法在原子磁力计中构建梯度计模式，一种是利用较大的气室和阵列式探测器进行梯度差分，但该方法探测单元与差分单元距离太近，差分会使脑磁信号大幅减弱；另一种是利用双气室进行梯度差分，为避免差分后脑磁信号大幅减弱，气室距离需大于2cm，从而使得原子磁力计探头尺寸偏长，用于穿戴式脑磁图仪稳定性不足。

目前，现有技术通过构建原子磁力计梯度计模式实现环境噪声抑制有以下缺点：其一，梯度计模式探测单元与差分单元距离比较近，做差分后，脑磁信号会有一定幅度衰减，并不能有效提升信噪比；其二，梯度计模式往往会增大原子磁力计探头尺寸，尺寸的增加会降低穿戴式脑磁图仪的稳定性和通道数量。

发明内容

基于此，本申请提供穿戴式脑磁图仪环境噪声抑制系统及方法，解决基于小型原子磁力计的穿戴式脑磁图仪易受环境噪声干扰的问题，在保证小型原子磁力计硬件结构及脑磁信号幅度不变的基础上，实现环境噪声抑制，有效提升MEG信噪比。

为解决上述技术问题，本申请提供一种穿戴式脑磁图仪环境噪声抑制系统，包括磁屏蔽房、脑磁测量帽、原子磁力计探测传感器阵列、原子磁力计参考传感器阵列，

被试者头戴所述脑磁测量帽置于所述磁屏蔽房内，所述原子磁力计探测传感器阵列设置在所述脑磁测量帽内，所述原子磁力计参考传感器阵列设置在被试者头部上方，

还包括设置在所述磁屏蔽房外的原子磁力计电子学系统、传感器控制采集与处理系统、刺激器控制系统，以及设置在所述磁屏蔽房内的视听觉刺激器模块，

所述原子磁力计探测传感器阵列和所述原子磁力计参考传感器阵列采集到的信号由所述原子磁力计电子学系统输出至所述传感器控制采集及处理系统，进行环境噪声去除及脑磁数据处理，

所述视听觉刺激器模块，用于产生各类感官刺激，所述视听觉刺激器模块由所述磁屏蔽房外的刺激器控制系统控制并和采集到的脑磁数据进行时序同步。

优选的，所述原子磁力计参考传感器阵列包括三个原子磁力计参考传感器，所述三个参考传感器正交布置，分别用于探测XYZ三个正交方向环境噪声。