[發明專利]基于定量腦電圖的腦電特征提取方法

有效

• 申請號: 201210235865.7
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102715903A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 杜金剛;王勇軍;明東;王春方;王靜;孫長城
• 申請（專利權）人: 天津市人民醫院
• 主分類號: A61B5/048
• 分類號: A61B5/048;G06K9/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種腦電特征提取方法，尤其涉及一種基于定量腦電圖（QEEG）的腦電特征提取方法。

背景技術

腦卒中又稱腦中風，是全球范圍內僅次于冠心病和癌癥的第三位死亡原因，占所有死亡的12%。在我國，中風是目前致殘率第一、致死率第二的疾病。隨著腦卒中發病率的明顯上升，由此產生的精神問題也日益增多。PSD作為腦卒中的并發癥之一,嚴重威脅著人們的身心健康，給社會和家庭帶來極大的經濟負擔和精神負擔，也因此受到了越來越多研究學者的關注。對PSD的診斷目前尚無統一標準，國內外學者基本采用了功能性抑郁癥的各種診斷標準、量表。診斷標準有國外的DSM(Diagnositic?and?Statistical?Manual?of?Mental?Disorders)III-R、DSM?IV及國內普遍采用的CCMD-3(中國精神疾病診斷標準)。應用比較普遍的診斷量表有Hamilton抑郁癥量表、老年抑郁癥量表等。但由于腦卒中后患者存在認知障礙，意識障礙，語言障礙及其他方面的原因，一些患者無法準確描述自己各種情緒的改變，甚至需要陪侍代訴，從而影響了醫生對病情的全面、準確掌握和治療，使得PSD存在較高的誤診漏診率。因此找到一種客觀的評價PSD的方法是非常必要的。

腦電信號（EEG信號）是通過頭皮電極記錄下來的腦細胞群自發性、節律性電活動。大腦功能狀態的腦電圖學具有安全、方便、廉價、無創的特點，有良好的時間分辨率，可實時地、動態地觀察腦功能變化情況，目前很多EEG的特點已經得到臨床診斷醫生的認可。研究表明，PSD患者EEG信號在節律、波形幅度和功率譜等參數中存在著不同于健康人的特征，因此我們有必要對其進行分析與處理，以利于我們對PSD的研究和臨床診斷。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種基于定量腦電圖的腦電特征提取方法，可以得到EEG信號五個頻段的功率耦合系數以及高低頻段頻譜不對稱性系數，并以此為特征對腦卒中后患者腦電信號進行分析和分類。

支持向量機SVM（Support?Vector?Machine）是在統計學習理論基礎上發展起來并借助最優化方法來解決機器學習問題的新工具。其基本思想是把輸入空間的樣本通過非線性變換映射到高維特征空間，然后在特征空間中求取把樣本線性分開的最優分類面。PSD患者和非PSD患者在功率耦合系數特征和高低頻段不對稱性特征上表現出較高的模式可分性，本發明將EEG信號的功率耦合系數和高低頻段不對稱性系數作為分類器的輸入向量實現對靜息EEG信號的分類可以取得較好的分類效果。

根據腦電圖各頻段的功率耦合系數及高低頻段頻譜不對稱性系數兩個定量腦電圖（QEEG）參數對腦卒中后抑郁(PSD)患者的腦電信號進行特征提取的新方法，為PSD的臨床診斷提供客觀依據。其技術流程是：通過受試者腦電信號（EEG）各頻段（δ、θ、α、β1、β2）的絕對功率值和相對功率值得到各頻段的功率耦合系數，通過受試者EEG高低頻段功率譜密度的不對稱性得到高低頻段頻譜不對稱性系數，以上述兩個參數為特征判斷腦卒中后患者是否抑郁并對抑郁的嚴重程度進行分級。

為了解決上述技術問題，本發明基于定量腦電圖的腦電特征提取方法予以實現的技術方案是：采用多導聯腦電圖儀進行腦電信號實時采集，導聯個數為16個，并按照國際標準導聯10-20電極系統布置電極，其中，將電極Cz作為參考電極，前額作為參考地，連接電極進行靜息狀態下的腦電信號實時采集，然后按照下述步驟：

步驟一、運用PC機與腦電圖儀可視化接口程序，實現16導聯腦電信號電位數據的同步采集，并顯示實時采集的腦電圖波形；

步驟二、對采集到的腦電信號進行預處理；

首先對信號進行0.5Hz~48Hz帶通濾波，以去除工頻干擾及噪聲信號；其次用主成分分析PCA方法做進一步的降噪處理，以去除眼電和肌電干擾；

步驟三、提取腦電信號的功率耦合系數：

將腦電信號劃分為5個頻帶：δ波頻帶為0.5Hz~4Hz，θ波頻帶為4Hz~8Hz，α波頻帶為8Hz～13Hz，β1波頻帶為13Hz~20Hz，β2波頻帶為20Hz~30Hz；結合各頻帶絕對功率信息和相對功率信息提取功率耦合系數；具體包括如下步驟：

步驟3-1、將腦電信號采集過程中的Cz參考電極變為雙極導聯形式，以消除因為距離所帶來的各導聯之間的電壓差異，雙極導聯采用縱連形式；

步驟3-2、計算各頻帶絕對功率值和相對功率值：