本發明涉及生物醫學工程，更具體的說是涉及一種基于個性化多模態刺激的鎖相神經反饋鎮痛系統。
背景技術：
1、疼痛是一種由實際或潛在組織損傷引發的復雜主觀體驗，包含感覺強度與情緒不愉悅等成分。急性疼痛若未有效干預，可能轉為慢性疼痛，嚴重影響患者生活質量，并加重社會與醫療負擔。目前臨床主要依賴藥物鎮痛，但存在耐受、依賴及不良反應等問題，且個體療效差異顯著，因此亟需安全、可重復、適合長期使用的非藥物鎮痛技術。近年來，基于神經調控的非侵入式方法受到關注，其中神經反饋技術通過采集腦電信號，提取特定頻段或特征，并以視覺或聽覺形式實時反饋，引導個體學習自我調節腦活動以緩解疼痛。然而，現有方案仍存在明顯局限：一方面，神經反饋通常需多次訓練才能建立穩定調控能力，周期長、個體差異大，部分人群難以有效習得；另一方面，多數反饋基于較長時間窗的功率統計，響應滯后，難以實現對瞬時神經狀態的快速閉環調節，影響鎮痛效果的穩定性。
2、從神經機制看，不同頻段振蕩參與疼痛加工，如高頻γ活動與感覺強度和疼痛體驗密切相關，但在頭皮腦電中易受肌電干擾，且個體間在空間分布、峰頻和基線水平上差異顯著，給目標振蕩的精準識別與調控帶來挑戰。此外，單一模態反饋（僅視覺或聽覺）易受個體偏好、注意分配等因素影響，進一步降低可用性與療效一致性。為提升時間精度，相位鎖定調控策略被提出，即在特定神經振蕩相位窗口觸發外部刺激，以增強調控效力。但在非侵入式、可穿戴或家庭化場景中，系統鏈路延遲及其波動、信號噪聲及瞬時相位估計不穩定等因素，常導致刺激時機偏離目標相位，削弱調控可靠性。更重要的是，當前缺乏對“相位條件—刺激模態—刺激參數—鎮痛效果”之間關系的系統評估與個體化適配機制，難以在不同個體和疼痛狀態下實現穩定、一致的鎮痛效果。
3、因此，如何在非侵入式條件下實現對疼痛相關神經振蕩的穩定獲取與實時閉環調控，降低對受試者學習能力的依賴，并結合個體差異選擇適配的刺激形式與參數，提升鎮痛效果的穩定性和可重復性是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種基于個性化多模態刺激的鎖相神經反饋鎮痛系統，在非侵入式條件下實現了對疼痛相關神經振蕩的穩定獲取與實時閉環調控，降低了對受試者學習能力的依賴，并結合個體差異選擇適配的刺激形式與參數，提升了鎮痛效果的穩定性和可重復性。
2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
3、本發明實施例提供一種基于個性化多模態刺激的鎖相神經反饋鎮痛系統，包括：
4、基線信號采集模塊：用于獲取目標人員的基線信號并確定相應的目標頻帶和目標通道，實時采集所述目標人員在所述目標頻帶和所述目標通道內的目標腦電信號；
5、信號預處理模塊：用于基于所述目標腦電信號進行預處理，得到所述目標頻帶的窄帶信號；
6、相位解碼與延遲補償模塊：用于基于所述窄帶信號獲取瞬時相位，并獲取系統鏈路延遲與所述瞬時相位得到預測相位；
7、鎖相校準模塊：用于生成多個不同的相位窗口，在各相位窗口內施加相應的刺激方案，記錄刺激結果，并基于所述刺激結果確定最優相位窗口和最優刺激方案；
8、鎖相刺激輸出模塊：用于檢測所述預測相位是否落入所述最優相位窗口，并在落入時輸出所述最優刺激方案，調節所述目標人員的相關神經活動。
9、優選的，所述基線信號采集模塊包括：
10、基線信號采集單元：用于獲取目標人員靜息狀態下預設時段內的腦電信號作為所述基線信號；
11、目標頻帶確定單元：用于獲取目標人員在所述預設時段內的疼痛感受數據，分別計算各候選頻帶特征量與所述疼痛感受數據之間的相關度，選取相關度最高的候選頻帶作為所述目標頻帶；所述目標頻帶為與疼痛反應最相關的個體化頻帶；
12、目標通道確定單元：分別計算各所述候選通道特征量與所述疼痛感受數據之間的相關度，選取相關度最高的一組通道作為所述目標通道；所述目標通道為與疼痛反應最相關的個體化通道集合；
13、信號采集單元：用于實時采集所述目標通道和所述目標頻帶內的腦電信號作為所述目標腦電信號。
14、優選的，所述相位解碼與延遲補償模塊包括：
15、相位解碼單元：用于基于所述窄帶信號獲取正交分量，基于所述正交分量構造解析信號，基于所述解析信號得到瞬時相位和對應的瞬時幅值；
16、鏈路延遲獲取單元：用于獲取從相位判定時刻到刺激實際到達所述目標人員的時間間隔作為所述系統鏈路延遲；
17、瞬時角頻率獲取單元：用于基于所述瞬時相位獲取瞬時角頻率；
18、預測相位輸出單元：用于基于所述瞬時相位、所述系統鏈路延遲和所述瞬時角頻率得到所述預測相位。
19、優選的，所述鎖相校準模塊包括：
20、參數設定單元：用于基于所述瞬時相位選取參考相位，設置延遲時間集合；
21、相位窗口生成單元：用于基于所述參考相位結合所述延遲時間集合中的延遲時間，得到多個不同的所述相位窗口；
22、刺激輸出單元：用于隨機選取任意所述相位窗口施加相應的所述刺激方案，并記錄相應的所述刺激結果；
23、最優方案輸出單元：用于基于所述刺激結果選取改善效果得分最高的相位窗口作為所述最優相位窗口，基于所述最優相位窗口對應的刺激方案作為所述最優刺激方案。
24、優選的，所述刺激方案為：按照設定的激活參數進行視覺刺激、聽覺刺激和觸覺刺激中的一種或多種刺激組合；
25、所述刺激參數包括：刺激強度、持續時間、節律/載頻、占空比和呈現位置。
26、優選的，所述刺激結果包括：疼痛評分下降幅度、疼痛不愉悅度評分和目標振蕩調控指標；
27、基于所述疼痛評分下降幅度、所述疼痛不愉悅度評分和所述目標振蕩調控指標進行標準化后，與相應的權重加權，得到所述改善效果得分e：
28、e＝w1×t＋w2×s＋w3×m；
29、其中，w1、w2和w3均表示權重，t表示標準化后的疼痛評分下降幅度，s表示標準化后的疼痛不愉悅度評分，m表示標準化后的目標振蕩調控指標。
30、優選的，所述鎖相刺激輸出模塊包括：
31、相位區間獲取單元：用于基于所述最優相位窗口得到以目標相位為中心，以相位容許偏差為窗口寬度的相位區間；
32、范圍判定單元：用于判斷所述預測相位是否進入所述相位區間，基于所述預測相位與所述目標相位做差，得到相位差，當所述相位差的絕對值小于等于所述相位容許偏差、所述瞬時幅值大于等于幅值閾值且信號質量滿足設定閾值時，判定所述預測相位進入了所述相位區間；
33、刺激輸出單元：用于在所述預測相位進入所述相位區間時，輸出對應的所述最優刺激方案至所述目標人員，調節所述目標人員的相關神經活動。
34、優選的，還包括：分段自適應更新模塊；
35、所述分段自適應更新模塊，用于以預設間隔獲取所述改善效果得分并進行更新，當所述改善效果得分達到得分閾值時，保持所述最優相位窗口和所述最優刺激方案不變；當所述改善效果得分下降至小于第一閾值或信號質量下降至小于第二閾值時，調整所述相位容許偏差、所述幅值閾值或觸發密度，在備選相位或備選刺激參數中微調。
36、優選的，還包括：安全監測與異常處理模塊；
37、所述安全監測與異常處理模塊，用于實時監測信號質量、刺激方案安全范圍和不適反應；在信號質量異常時，暫停鎖相觸發，僅保留監測并提示調整電極、減少動作或重新校準，恢復后再進入閉環；在刺激方案超過安全范圍時，自動降檔或限幅；在出現不適反應時，降低強度、縮短刺激時長、擴大相位窗口以降低觸發密度，或切換刺激模態，或切換備選參數組，經過上述操作后，仍存在不適反應，則立即停止刺激并保存記錄，安全退出。
38、優選的，還包括：結果輸出存檔模塊；
39、所述結果輸出存檔模塊，用于在每次最優刺激方案完成后，輸出干預報告并歸檔，所述干預報告包括：鎖相觸發次數、相位誤差統計、目標振蕩調控指標變化、疼痛評分變化、疼痛不愉悅度評分變化、不良反應記錄以及本次最終采用的最優相位窗口和最優刺激方案。
40、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開提供了一種基于個性化多模態刺激的鎖相神經反饋鎮痛系統，具有以下有益效果：
41、1、安全性與非侵入性高：本發明采用非侵入式閉環神經調控方案，通過頭皮電極采集腦電信號并以視覺、聽覺和/或觸覺刺激實現鎖相反饋，無需手術植入及藥物干預，降低了侵入性操作風險與藥物相關不良反應風險，適用于長期、重復的訓練或輔助鎮痛場景。
42、2、訓練依賴低、效果一致性更易獲得：相較于傳統神經反饋依賴受試者長期學習自主調控，本發明通過實時解碼目標神經振蕩的相位并進行延遲補償，在個體最優相位窗口內觸發刺激形成鎖相閉環調控，減少對受試者學習能力與注意控制水平的依賴，有利于提高調控成功率與療效穩定性。
43、3、個體化適配性強、舒適度更高：本發明在干預前設置鎖相相位掃描/校準流程，建立“相位條件—刺激參數—鎮痛效果”的映射關系，并選擇個體最優相位窗口及個性化刺激模態與參數（視覺/聽覺/觸覺單模態或組合），從而更好適配不同個體的偏好、耐受性與神經生理差異，提升可用性與依從性。
44、4、實施成本與部署門檻相對較低：本發明主要由腦電采集終端、實時處理單元及通用刺激呈現終端構成，可采用可穿戴設備與常見顯示/音頻/觸覺終端實現，便于在臨床康復與家庭輔助場景推廣應用，降低綜合成本與維護復雜度。