[發明專利]一種腦電波采集的穴位選擇方法

無效

• 申請號: 201210071065.6
• 申請日: 2012-03-18
• 公開（公告）號: CN102579040A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 賈蒙;樊養余;李慧敏;孫恒義;張菁
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及電子醫學領域，尤其涉及一種腦電波信號采樣方法。

背景技術

腦電是腦神經細胞在大腦皮層和和頭皮表面的電生理活動表現，它能夠有效地反映大腦生理、病理狀況及大腦的功能狀態。不同的思維狀態和情緒變化，都能在不同的大腦皮層位置反映出不同的腦電信號，因此腦電信號含有豐富的有用信息。在生物醫學中，腦電被作為醫療診斷和疾病治療的有效手段；在認知研究中，腦電作為人類思維起源的重要工具。首先發現人類具有腦電活動特性的是德國精神病學家Hans?Berger，他于1929年發表了首篇關于人類腦電的論文。

傳統方法主要從時域、頻譜和統計學的角度研究腦電。時域分析主要是研究腦電的波形、幅度，相位等特征，頻域分析方法是分析腦電波在不同頻段上的分布。它們能夠描述腦電的部分特征，但靈敏度差，且無法分析大腦活動的本質特征。近年來小波變換、神經網絡和非線性動力學等方法也開始應用于腦電信號的分析，它們代表了腦電信號分析的新方向。

用混沌理論研究腦電已成為非常重要的一個領域，大腦被認為是一個非線性動力系統。從研究目的來劃分，主要有以下兩個領域：(1)揭示腦的工作機制，研究人體處于不同生理狀態、不同腦功能狀態下的非線性動力學特征。(2)研究人體處于病理狀態下非線性動力學的變化，為臨床提供分析和診斷的依據。Whitney的相空間重構理論和Takens的延遲重構定理提供了從實驗時間序列重構系統相空間的理論基礎。基于該理論，對非線性時間序列進行分析和研究，可以非常有效的描述目標系統，這也使得對未知的復雜系統的研究成為可能。

在對非線性序列進行相空間重構的時候，影響重構效果的兩個主要參數為延遲時間和嵌入維數，總的原則是保證采樣時間序列能最大限度地重現原系統的非線性特性，盡可能地保持系統的信息。非線性動力學方法是研究腦電信號的新思路，對加深人類對腦的理解和疾病檢測、診斷和治療都將起到巨大的作用。

《Applied?Mathematics?and?Computation》(2009，207(1)：63-74)討論了腦電信號的非線性動力學特性，《IEEE?Transactions?on?Biomedical?Engineering》(2011，58(4)：1084-1093)運用相空間重構理論研究了人在處于不同身體狀態時的腦信號變化情況。他們僅是對已采集的腦電信號進行處理，但是對腦電信號的采集卻并未提及，而我們認為，腦電信號的采集是腦電信號處理的一個最為重要的環節，如果采集到的信號能夠包含最大的信息量，那么必將為后續處理提供便利。這主要是因為大腦并非單一節點，在大腦不同部位采集到的信號的差異是很大的，如何從中選出最優的一路信號，使它能最大量地表征大腦的狀態，包含最大的信息量。傳統方法一般選取頭部穴位的信號作為候選信號，但是無法對所采集的穴位信號做出優化選擇。

發明內容

為了克服現有技術在選擇大腦觀察穴位時，腦電波信息不完整和多通道測量帶來的復雜性，本發明提出了一種新的腦電波觀測穴位的方法，能夠在保證腦電波信息采集完整的同時，簡化腦電波采集的復雜性，為后續腦電波實時分析節約了大量時間。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

首先，獲取腦電波信號，即采集人體大腦的腦電波信號；以大腦的32個穴位為采集對象，分別構建穴位通道，通過設定時間長度，得到32個穴位通道的腦電波信號；將32個穴位通道的數據分別進行存儲，得到32個等長度的數組；

然后，利用相空間重構理論分別將每個數組作為一個單獨的系統分量進行研究，確定系統重構的嵌入維數m和延遲時間τ；首先采用FNN法(《Phys.Rev.A》，1992，45：3403-3411)確定嵌入維數m，然后采用AD法(《Physica?D》，1994：73：82-98)的第一極值點作為延遲時間τ的數值；