[發(fā)明專利]一種腦電記錄參考轉換裝置及其轉換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410730086.3
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104545897A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 堯德中;賴永秀
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 李明光

技術領域

本發(fā)明屬于生物信息技術領域，具體涉及一種腦電參考電極的轉換裝置及其轉換方法。

背景技術

腦電主要通過測量腦內神經電活動在頭表產生的電磁場來研究大腦信息處理過程中的電生理活動，通常采用極性、頭皮區(qū)域、頻譜、潛伏期和電壓幅度等特性來描述反映不同神經源活動的各種特定腦電成分。為準確測量腦電成分的這些特性，最理想的情況是選擇電位不活動電極為參考進行測量。但實際中只能檢測電位差，因此在頭皮記錄測量過程中不可避免地要設定參考電極。常見參考電極有兩類：一類是單極導聯(lián)模式，即選定一個公共電極作為其余電極的參考進行腦電記錄；另一類是多極導聯(lián)模式，如圖1所示，它可以是分別以左右耳為參考的記錄(兩個參考電極)(左圖)，或者以相鄰電極作參考進行的記錄(多個參考電極)(右圖)。

在實際的單極導聯(lián)模式采集過程中，常選擇鼻尖、頸部、肩部、耳垂等離頭部較遠的位置作參考。為避免心電、肌電、體動等干擾，也有選擇頭頂作參考的。無論頭部參考電極(如頭頂、乳突)或非頭部參考電極(如耳垂、頸部)或平均參考(頭部全部電極的平均)等，都會對記錄產生一定的影響(堯德中.腦功能探測的電學理論與方法.科學出版社.2003，4.)。已有對比研究發(fā)現，上述這些參考都會引入非零的參考電極影響，為此，堯德中發(fā)展了一種方法(REST-reference?electrode?standardization?technique)，可以將基于這些參考的腦電記錄轉化為近似零參考(相當于參考點位于無窮遠點)的理想記錄(Yao?D.A?method?to?standardize?a?reference?of?scalp?EEG?recordings?to?a?point?at?infinite.Physiological?Measurement.2001，22：693－711.)。但是，該方法主要解決了以單電極為參考的腦電記錄的標準化問題，而在臨床檢測中常采用多極參考(如圖1例示)，故上述方法不能直接引入到臨床腦電數據的研究中。臨床腦電檢測采用多極參考的最大不足在于：一旦采集完成，采用不同參考電極所獲得的數據，雖然都來自同一個大腦，卻成了無法關聯(lián)的“孤島”，因為目前尚無相關技術能夠再將其轉化為共用參考，嚴重影響了數據的后續(xù)深入分析。由于左右耳參考等多極參考在臨床腦電檢測中較為常見，已經積累了大量的數據，因此實現左右耳參考向其它參考的轉換，可以盤活這些存量數據，對腦電研究具有重要意義。

發(fā)明內容

為解決上述背景技術存在的缺陷，本發(fā)明提供一種轉換腦電記錄的左右耳參考為無窮遠參考的裝置。本發(fā)明基于以下兩點事實：(1)特定參考電極的選擇不會改變源和頭皮電位之間的理論聯(lián)系(Yao?D.A?method?to?standardize?a?reference?of?scalp?EEG?recordings?to?a?point?at?infinite.Physiological?Measurement.2001，22：693－711；堯德中.腦功能探測的電學理論與方法.科學出版社.2003，4.)；(2)由于大腦內部的真實源和它們的等效分布源會產生相同的頭皮電位，故以無限遠點為參考電極的電位可以借助真實源的等效分布源近似重建出來，而等效分布源則可以從以頭表某點或某幾個點為參考電極的實際記錄中重建出來。

本發(fā)明依據轉換前后的電位都是由腦內的實際神經活動源或它們的等效分布源所產生的這一物理事實，據此設計了轉換裝置把轉換前后的電位通過共同的物理源聯(lián)系起來，本發(fā)明具體采用如下技術方案：

一種腦電記錄參考轉換裝置，該裝置可將以左、右耳為參考的腦電記錄轉換成為以無窮遠處為參考的腦電記錄，包括腦電采集模塊、頭部影像信息處理模塊、腦電源模型輸入模塊、腦電參考轉換模塊及腦電信號顯示模塊。所述頭部影像信息處理模塊用于對大腦源功能區(qū)的影像進行網格剖分、對解空間網格進行編號，由此建立待測頭部模型；所述腦電采集模塊包括左、右耳參考電極和用于采集頭表電位的采集電極；所述腦電采集模塊、頭部影像信息處理模塊和腦電源模型輸入模塊的輸出端均與腦電參考轉換模塊的輸入端相連，并分別將采集到的腦電信號和所有電極的空間位置坐標、待測頭部模型數據及腦電源模型數據輸入到腦電參考轉換模塊；所述腦電信號輸出模塊與腦電參考轉換模塊的輸出端相連，用于顯示經轉換后的以無窮遠處為參考的腦電記錄。