本發(fā)明屬于神經(jīng)外科技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法監(jiān)測顱內(nèi)壓的方法。

背景技術(shù)：

顱腔內(nèi)容物對顱腔壁所產(chǎn)生的壓力就是顱內(nèi)壓(intracranialpressure)icp。由于顱內(nèi)的腦脊液介于顱腔壁和腦組織之間，一般以腦脊液的靜水壓代表顱內(nèi)壓力，通過側(cè)臥位腰椎穿刺或直接腦室穿刺測量來獲得該壓力數(shù)值，成人的正常顱內(nèi)壓為0.7-2.0kpa，兒童的正常顱內(nèi)壓為0.5-1.0kpa。

顱內(nèi)壓增高是神經(jīng)外科常見臨床病理綜合征，是顱腦損傷、腦腫瘤、腦出血、腦積水和顱內(nèi)炎癥等所共有征象，由于上述疾病使顱腔內(nèi)容物體積增加，導(dǎo)致顱內(nèi)壓持續(xù)在2.0kpa以上，從而引起的相應(yīng)的綜合征，稱為顱內(nèi)壓增高。顱內(nèi)壓增高會引發(fā)腦疝危象，可使病人因呼吸循環(huán)衰竭而死亡，因此對顱內(nèi)壓增高及時(shí)診斷和正確處理，十分重要。

顱內(nèi)壓監(jiān)測技術(shù)分為有創(chuàng)監(jiān)測和無創(chuàng)監(jiān)測兩種。目前臨床上采用的主要還是有創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測方法，其一般是通過腰椎穿刺，開顱放入監(jiān)測探頭的方式進(jìn)行監(jiān)測。主要方法包括：腦室內(nèi)插管法、硬腦膜外傳感器法、光纖探頭檢測法、腰大池置管監(jiān)測法。有創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測能夠獲得比較精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是由于涉及到開顱等手段，難免會對患者身體造成永久性的創(chuàng)傷，易引發(fā)感染、腦疝、低顱壓等并發(fā)癥。因此需要大力發(fā)展無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測方法。

目前無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測方法主要包括：tcd監(jiān)測法、閃光視覺誘發(fā)電位fvep法、電阻等效電路模型技術(shù)、鼓膜移位法(tmd)等。無創(chuàng)性顱內(nèi)壓監(jiān)測技術(shù)代表了顱內(nèi)壓技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。但由于技術(shù)難度很大，仍存在不同程度的測量精確度差、使用局限多、方法繁雜、影響因素多等缺點(diǎn)。

閃光視覺誘發(fā)電位fvep(flash-elicitedvisual-evokedpotential)監(jiān)測法是目前臨床理論研究最早、最完善的一種無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測方法，并且得到了臨床應(yīng)用，取得了較好的效果。它是由彌散的非模式的閃光對視網(wǎng)膜刺激所引起的大腦皮層(枕葉)的電位變化。fvep反映了從視網(wǎng)膜到枕葉皮視覺通路的完整性。視覺通路位于腦底部，視神經(jīng)纖維向前向后貫穿全腦，自額葉底部穿過頂葉及顳葉到達(dá)枕葉，行程較長，所以顱內(nèi)發(fā)生病變時(shí)常常會影響視神經(jīng)功能障礙，從視網(wǎng)膜光刺激到大腦枕葉視覺電位的改變，在一定程度上反映了顱內(nèi)的生理病理變化。當(dāng)顱內(nèi)壓icp持續(xù)增高時(shí)，易產(chǎn)生視通路神經(jīng)損害，神經(jīng)元及纖維缺血缺氧，代謝障礙，神經(jīng)電信號傳導(dǎo)阻滯，閃光視覺誘發(fā)電位波峰潛伏期延長。利用fvep的這一原理來可反映顱內(nèi)壓的改變。

具體而言，目前的fvep無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測技術(shù)是通過檢測fvep波峰(n2波)的潛伏期來判斷顱內(nèi)壓。通過閃光發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)光刺激信號刺激人眼，然后用視網(wǎng)膜光傳感器接收視神經(jīng)纖維產(chǎn)生的誘發(fā)電位，進(jìn)行放大處理，輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)中通過專門的軟件，將其顯示成誘發(fā)電位的波形圖，通過n2波的潛伏期與顱內(nèi)壓的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出顱內(nèi)壓值，供醫(yī)師分析判斷。

fvep盡管是當(dāng)前最好的無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測方法，但其依然存在一些不足之處：

1)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。從一連串陽性，陰性波中識別出n2波是fvep法監(jiān)測顱內(nèi)壓的關(guān)鍵，但是目前為止，對n2波的識別以及n2波潛伏期的判定還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。n2波識別的不統(tǒng)一后，就可能導(dǎo)致同一患者在不同醫(yī)師的測量下，出現(xiàn)不同的結(jié)果。這不利于測量的準(zhǔn)確性。

2)顱內(nèi)壓值隨著條件(病因，個(gè)體)而發(fā)生變化，fvep法識別模型的準(zhǔn)確、通用和簡化不能兼顧，而且由于影響參數(shù)多，關(guān)系復(fù)雜，fvep與顱內(nèi)壓的關(guān)系是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，單一的識別模型無法準(zhǔn)確的匹配所有情況，兼顧各種因素，無法用一個(gè)函數(shù)來給出fvep的各種波與顱內(nèi)壓，以及患者年齡，生理?xiàng)l件等各方面的準(zhǔn)確關(guān)系。這限制了fvep的準(zhǔn)確性。比如，臨床研究表明，不同年齡階段，其fvep的潛伏期存在區(qū)別，又比如，不同疾病對神經(jīng)細(xì)胞代謝影響不同，對于神經(jīng)內(nèi)科疾病中的缺氧性腦病、腦炎等，也會導(dǎo)致n2波的潛伏期延長，導(dǎo)致判斷不準(zhǔn)確。因此對于不同患者，不同病因，其對fvep曲線和顱內(nèi)壓的對應(yīng)關(guān)系采用同一個(gè)回歸函數(shù)，難免會存在誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法監(jiān)測顱內(nèi)壓的方法，其用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對測得的fvep波形進(jìn)行圖形識別，并不斷自我學(xué)習(xí)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)有效的顱內(nèi)壓預(yù)測。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法監(jiān)測顱內(nèi)壓的方法，其包括以下步驟：

s1：通過fvep無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測技術(shù)檢測實(shí)際的顱內(nèi)壓值，并形成fvep波形；

s2：構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并以步驟s1實(shí)際測得的顱內(nèi)壓值為結(jié)果，不斷訓(xùn)練其學(xué)習(xí)不同顱內(nèi)壓值對應(yīng)的實(shí)際fvep波形，并綜合考慮各種影響顱內(nèi)壓的外在因素作為共同作為該卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入；

s3：通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖形識別方面的強(qiáng)大能力，進(jìn)行fevp波形圖譜的匹配和識別分析，實(shí)現(xiàn)對fevp波形的有效識別，通過不斷訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使之形成對fevp波形和顱內(nèi)壓之間關(guān)系的豐富經(jīng)驗(yàn)，具備越來越強(qiáng)，越來越準(zhǔn)確的顱內(nèi)壓評估能力。

進(jìn)一步地，步驟s2中，所述的影響顱內(nèi)壓的外在因素包括患者性別、患者年齡、患者既往病史和患者現(xiàn)有疾病。

進(jìn)一步地，還包括步驟s4：將判斷顱內(nèi)壓的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置于云服務(wù)器，持續(xù)不斷的根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測結(jié)果和新獲得的數(shù)據(jù)對云服務(wù)器的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，使其可以不斷的學(xué)習(xí)更多的fvep曲線，可以更好，更精確地進(jìn)行顱內(nèi)壓判斷。

進(jìn)一步地，步驟s2中，采用整個(gè)evfp波形作為輸入，其評估的是整個(gè)evfp波形與顱內(nèi)壓值的關(guān)系，而不僅僅是局限于n2波。

進(jìn)一步地，通過n層卷積操作完成對圖像的有效提取，最后將第n層子采樣層作為輸入，輸入到經(jīng)典的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(nn)中，最后通過大量的訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使之達(dá)到能有效可靠的評估顱內(nèi)壓值。

從手寫識別開始，利用卷積算法+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的算法實(shí)現(xiàn)了有效的圖形識別。到目前為止，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的圖形識別系統(tǒng)其圖像的識別能力已經(jīng)超過了人類的圖形識別水平，準(zhǔn)確度可以達(dá)到99％以上。目前已大規(guī)模商用，如手寫輸入識別，人臉識別等。技術(shù)已經(jīng)十分成熟可靠。

本發(fā)明通過構(gòu)建一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)際顱內(nèi)壓值為結(jié)果，不斷訓(xùn)練其學(xué)習(xí)不同顱內(nèi)壓值對應(yīng)的實(shí)際fvep波形，并綜合考慮各種影響顱內(nèi)壓的外在因素作為共同作為該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入。通過大量樣本學(xué)習(xí)，訓(xùn)練該卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為一個(gè)專家人工智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對顱內(nèi)壓值的準(zhǔn)確預(yù)測。

本發(fā)明通過基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)和識別fvep誘發(fā)電位波形圖，充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于復(fù)雜非線性系統(tǒng)的良好擬合能力，以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)在圖形識別方面的超強(qiáng)能力來有效識別fvep誘發(fā)電位波形圖，可以實(shí)現(xiàn)

1)充分考慮各種因素對fvep波和顱內(nèi)壓的影響。

2)更全面的分析fvep波及其對顱內(nèi)壓產(chǎn)生的影響。

3)更準(zhǔn)確，全面的通過fvep判斷顱內(nèi)壓值。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

1)采用對fvep曲線的識別匹配來評估計(jì)算顱內(nèi)壓，相比僅僅依賴于n2波進(jìn)行判斷，更加全面；

2)通過在圖像識別領(lǐng)域十分成功的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行fvep曲線的識別，使得fvep曲線的匹配識別具備可行性；

3)將患者的性別、年齡、現(xiàn)有疾病等影響evfp波形與顱內(nèi)壓關(guān)系的的因素考慮進(jìn)去。將這些參數(shù)也作為輸入層與放電圖譜卷積之后的采樣輸入層一起輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，使系統(tǒng)更加可靠、全面，評估判斷顱內(nèi)壓的能力更強(qiáng)；

4)整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)采用“云-終端”架構(gòu)，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以不斷的學(xué)習(xí)更多更全面的fvep曲線，提高其可靠性。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明加入病人實(shí)際情況后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的云構(gòu)架結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法監(jiān)測顱內(nèi)壓的方法，其包括以下步驟：

s1：通過fvep無創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測技術(shù)檢測實(shí)際的顱內(nèi)壓值，并形成fvep波形；

s2：構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并以步驟s1實(shí)際測得的顱內(nèi)壓值為結(jié)果，不斷訓(xùn)練其學(xué)習(xí)不同顱內(nèi)壓值對應(yīng)的實(shí)際fvep波形，并綜合考慮各種影響顱內(nèi)壓的外在因素作為共同作為該卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入；

s3：通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖形識別方面的強(qiáng)大能力，進(jìn)行fevp波形圖譜的匹配和識別分析，實(shí)現(xiàn)對fevp波形的有效識別，通過不斷訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使之形成對fevp波形和顱內(nèi)壓之間關(guān)系的豐富經(jīng)驗(yàn)，具備越來越強(qiáng)，越來越準(zhǔn)確的顱內(nèi)壓評估能力。

本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)圖像識別的原理，通過計(jì)算機(jī)識別evfp波形的，來評估顱內(nèi)壓值。一方面利用了圖像識別技術(shù)，另一方面由于采用整個(gè)evfp波形作為輸入，其評估的是整個(gè)evfp波形與顱內(nèi)壓值的關(guān)系，而不僅僅是局限于n2波，這樣的考量更加全面。

本發(fā)明利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖形識別方面的強(qiáng)大能力，進(jìn)行fevp波形圖譜的匹配和識別分析，實(shí)現(xiàn)對fevp波形的有效識別，通過不斷訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使之形成對fevp波形和顱內(nèi)壓之間關(guān)系的豐富經(jīng)驗(yàn)，具備越來越強(qiáng)，越來越準(zhǔn)確的顱內(nèi)壓評估能力。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是近年發(fā)展起來，并引起廣泛重視的一種高效識別方法，屬于深度學(xué)習(xí)這一前沿技術(shù)領(lǐng)域，其在圖像識別領(lǐng)域的應(yīng)用尤其成熟，通過局部感知野和權(quán)值共享兩大技術(shù)，使之具備很強(qiáng)的圖像識別能力。本技術(shù)采用fevp波形圖作為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，顱內(nèi)壓值作為輸出，通過不斷學(xué)習(xí)訓(xùn)練，讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備對顱內(nèi)壓的高效預(yù)測能力。如圖1所示。通過n層卷積操作完成對圖像的有效提取，最后將第n層子采樣層作為輸入，輸入到經(jīng)典的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(nn)中。最后通過大量的訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使之達(dá)到能有效可靠的評估顱內(nèi)壓值。

本發(fā)明綜合考慮其他影響因素。如前文所述，在實(shí)際中，顱內(nèi)壓值隨著病人的實(shí)際情況：病因、性別、年齡、及其他身體生理指標(biāo))而發(fā)生變化。因此為了更進(jìn)一步的提高本系統(tǒng)的可靠性，精確性?？蓪⒒颊叩男詣e、年齡、既往病史、現(xiàn)有疾病等影響evfp波形與顱內(nèi)壓關(guān)系的的因素考慮進(jìn)去。理論上，考慮的因數(shù)越多越準(zhǔn)確，但從系統(tǒng)的復(fù)雜性角度考慮，只需要引入有較大影響的主要因素即可。對于此可以按以下方式進(jìn)行操作，如圖2所示，通過在傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層加入“年齡”，“性別”，“現(xiàn)有疾病”等參數(shù)(在實(shí)際應(yīng)用中不僅僅局限于這些參數(shù))以進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明具有持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。在實(shí)際的應(yīng)用中，本系統(tǒng)可以采用云架構(gòu)，顱內(nèi)壓判斷的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)位于云端，可以持續(xù)不斷的根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測結(jié)果和新獲得的數(shù)據(jù)對云端的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，使得其可以不斷的學(xué)習(xí)更多的fvep曲線，可以更好，更精確地進(jìn)行顱內(nèi)壓判斷。

而具體的用于對患者監(jiān)測的設(shè)備均為終端設(shè)備，其只用于測試fvep曲線，通過internet將其曲線圖上傳到云端，由云端的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行fvep曲線進(jìn)行分析，并將分析得到的顱內(nèi)壓值回傳給對應(yīng)的終端。如圖3所示。

這種云架構(gòu)的好處是，可以持續(xù)不斷訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)提升，可以獲得更多更廣泛的數(shù)據(jù)供其學(xué)習(xí)提升。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。