[發明專利]一種自動腦源定位方法及裝置

無效

• 申請號: 201210296457.2
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102783946A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 李小俚;李段;梁振虎;張旭光;閆佳慶
• 申請（專利權）人: 湖州康普醫療器械科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 王鵬舉

技術領域

本發明涉及生物工程領域，特別是一種自動的腦源定位方法和裝置，為揭示腦區的活動提供技術手段。

背景技術

腦電信號已成為研究腦科學的一種重要手段。腦電信號是大腦組織中神經元群動作電位的綜合表現。正常人整個大腦的電位活動僅達百萬分之一伏特，這主要是由于正常神經的放電是非同步性的。而腦需要處理信息、反映外界的刺激時，神經元群體的大多數細胞同步化放電，若這種行為走向極端，即引起所謂的超同步化，這樣腦電波的波幅急劇上升，在腦電信號上呈現為棘波、尖波和棘/尖慢復合波等不正常的波。研究人員可以通過分析這些腦信號來判斷腦源的位置。然而長時間的腦電信號記錄不僅會增加研究人員的負擔，而且不可避免也會加入一些人的主觀選擇性；同時，長時間地判讀大量的腦電信號，容易造成研究人員過度疲勞而導致誤判率的上升。因此，利用數字信號處理技術來實現腦源的準備判斷，以提高科研的效率，已成為一個迫切需要解決的問題。

現有的腦源定位方法一般是通過長時間記錄的多通道腦電信號，根據腦電數據，從中提取相關特征來確定腦源可能區域，這些特征包括在時域上波形特征、頻域上的功率值（如文獻：Michel?CM,Murray?M,Lantz?G,Gonzalez?S,Spinelli?L,Grave?de?Peralta?R.EEG?source?imaging.Clin?Neurophysiol?115,2004:2195-2222），或者利用分量分析技術（獨立分量分析或者主分量分析等）提取腦電信號特征分量，將各通道腦電信號對其貢獻值的大小作為特征（如文獻：Y.Stern,M.Y.Neufeld,S.Kipervasser,A.Zilberstein1,I.Fried,M.Teicher,E.Adi-Japha.Source?localization?of?temporal?lobe?epilepsy?using?PCA-LORETA?analysis?on?ictal?EEG?recordings.Journal?of?Clinical?Neurophysiology?26(2),2009:109-116）等。

上述技術沒有從腦信息處理的基本原理出發設計方法，大部分算法是從信號處理的角度出發，沒有從本質上描述腦信號處理的基本規律；另一方面，沒有考慮到信號的相位信息，沒有挖掘腦信號的相位在不同腦區之間的通信機制。目前的研究成果認為腦處理信息的主要機制是同步振蕩，主要是表示腦區通過一種固有的同步機制，才能集成處理更復雜的認知信息。

發明內容

本發明的目的是提供一準確的、自動的腦源定位方法及裝置，可以直接集成表達腦信息處理的振蕩同步過程，為腦認知科學研究提供新的信息，有助于深入研究腦功能與行為的關系。

為了達到上述目標，本發明的技術方案為：

一種自動腦源定位裝置，包括

腦電信號采集設備，用于采集原始腦電信號；

A/D轉換器，將模擬腦電信號準換成數字信號；

腦電信號放大器，用于將腦電信號放大；

還包括腦電信號處理器，腦電信號處理器首先將腦電信號分段；然后提取多通道腦電信號在指定頻段上的瞬時幅值和相位信息；然后確定指定頻段上兩兩通道間的同步強度；確定各指定頻段上的腦源定位矩陣；最后確定各通道與其它所有通道間平均同步強度；平均同步強度用來衡量該電極附近的大腦區域與其他區域間同步性的強弱，數值越大，則同步性越強，表示越有可能是腦源區域。

腦電信號分段采用移動窗口技術進行分段處理。

利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息。

利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息具體步驟如下：設定待考察的頻段為[f_L,f_H]，

諧小波具有緊湊的頻域表示形式，其定義為