一种组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法及系统与流程

本发明涉及自适应脉冲调制，特别涉及一种组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法及系统。

背景技术：

1、经颅光生物调节是一种利用红光或近红外光经头皮和颅骨作用于脑组织的光刺激方式，光在多层组织中发生吸收和散射，被吸收的光能一部分转化为热。因此，光源的峰值功率、占空比、脉冲宽度和脉冲间隔不仅决定靶区的光剂量，还共同决定头皮和脑组织的瞬态温升。组织的光学吸收系数、散射系数、血流灌注以及环境温度和光源贴合状态等个体化因素均会影响实际温度分布，因此在进行经颅光生物调节时，需要对组织温度进行监测与管理。

2、现有经颅光生物调节设备通常采用连续光、预设功率脉冲或基于单一温度上限的停机保护作为主要控制方案。温度阈值控制作为基本安全手段，能够在温度达到设定上限时关断光源，防止组织过热。脉冲式光输出可根据预设的占空比和频率调节平均光功率，在一定程度上兼顾瞬时峰值与平均热输入之间的平衡。上述方法在经颅光生物调节的安全保护和剂量控制中具有基础性作用，为后续更加精细化的温度管理提供了可行的工作框架。

3、然而，现有控制方案主要依据当前温度执行判断，未利用温升速率识别温度尚低但正在快速上升的状态，且温度控制与累计剂量控制往往彼此分离，缺乏统一协调机制。

技术实现思路

1、鉴于以上现有控制方案主要依据当前温度执行判断，未利用温升速率识别温度尚低但正在快速上升的状态，且温度控制与累计剂量控制往往彼此分离，缺乏统一协调机制的技术问题。

2、本发明实施例的第一方面，提出了一种组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，包括：

3、s1：获取经颅光生物调节过程中的运行数据，运行数据包括表面温度、环境温度、实际输出光功率以及脉冲开关状态；

4、s2：对运行数据进行预处理，得到标准运行数据；

5、s3：将标准运行数据输入至预设的组织热状态观测模型，得到当前靶区组织温度、靶区温升速率以及靶区累计吸收剂量；

6、s4：根据预设的脉冲参数边界生成至少一个候选脉冲序列，并根据当前靶区组织温度、当前组织等效热状态以及候选脉冲序列，通过光热预测模型，分别得到预测时域内与各候选脉冲序列对应的靶区温度轨迹；

7、s5：结合当前靶区组织温度、靶区温升速率、各候选脉冲序列对应的靶区温度轨迹以及靶区累计吸收剂量，生成候选脉冲参数组；

8、s6：对候选脉冲参数组进行参数一致性投影，得到满足脉冲时序约束的可执行脉冲参数组；

9、s7：根据可执行脉冲参数组的驱动光源，更新实际输出光功率，并返回至步骤s1，直至满足经颅光生物调节的结束触发条件。

10、本发明实施例的第二方面，提出了一种组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制系统，包括：处理器和存储器；

11、所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法的步骤。

12、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

13、在本发明实施例中，针对现有控制方案未利用温升速率以及温度控制与剂量控制分离的不足，首先通过组织热状态观测模型得到靶区温升速率，进而结合当前靶区组织温度、靶区温升速率、靶区温度轨迹以及靶区累计吸收剂量，共同生成候选脉冲参数组，以在当前温度达到硬阈值之前，通过提前调节脉冲参数降低等效热输入，从而抑制后续温度过冲；同时将靶区累计吸收剂量作为状态输入之一纳入脉冲参数决策，直至满足结束触发条件，使温度管理与剂量管理在同一控制闭环内统一协调。通过上述技术手段，解决了现有方案中温升速率缺失及温控与剂量分离的问题。

1.一种组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述s2具体包括：

3.根据权利要求1所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述s3具体包括：

4.根据权利要求1所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述光热预测模型包括离线高保真模型和在线降阶模型；

5.根据权利要求1所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述候选脉冲参数组包括峰值功率、脉冲宽度以及脉冲间隔，所述峰值功率、所述脉冲宽度以及所述脉冲间隔为独立控制量，占空比为根据所述脉冲宽度和所述脉冲间隔计算得到的导出量。

6.根据权利要求5所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述s5具体包括：

7.根据权利要求1所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述脉冲时序约束为占空比由脉冲宽度与脉冲间隔共同确定。

8.根据权利要求6所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述s6具体包括：

9.根据权利要求1所述的组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制方法，其特征在于，所述结束触发条件包括所述靶区累计吸收剂量达到目标剂量，或者触发安全关断条件；

10.一种组织温度预测的经颅光生物调节脉冲控制系统，其特征在于，包括：处理器和存储器；