[發明專利]一種基于腦區信息交互的腦昏迷狀態識別方法

在審

• 申請號: 201910203614.2
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109893125A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 張建海;劉予晞;張娜;孔萬增
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/0478;A61B5/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發明涉及一種基于腦區信息交互的腦昏迷狀態識別方法。本發明根據10?20系統標準選擇前額左右腦對稱的六個電極采集腦電信號，獲取前額腦電信號后，對其進行預處理，然后分別計算delta,theta,alpha頻段上所有通道間的相位同步值，進而計算出左右腦區跨腦區和腦區內相位同步指標，最后根據T時間內跨腦區和腦區間信息交互關系判斷腦昏迷狀態。本發明為昏迷狀態判定提供了一種更為方便、準確、可靠的魯棒性神經標記，可以作為醫生臨床昏迷狀態診斷的重要參考依據。

技術領域

本發明涉及腦昏迷程度判定領域，具體涉及一種基于腦電相位同步分析技術從腦區信息交互的角度判斷患者腦昏迷狀態的方法。

背景技術

醫學上，把昏迷程度分為淺昏迷、中度昏迷、深度昏迷和過度昏迷(腦死亡)，其中前三種昏迷是可逆的，而腦死亡是不可逆的。

過度昏迷是指全腦功能包括腦干功能的不可逆喪失，是判定機體生命終止的最可靠依據，目前已被世界上包括中國在內的100多個國家所接受。臨床上，判斷患者的腦昏迷程度是一項非常艱巨但卻至關重要的任務。能夠準確快速確診腦昏迷狀態對于病人家庭、醫療團隊和潛在的器官接受者來說至關重要，這樣不僅有助于防止給患者家庭帶來巨大的悲傷和經濟困擾，同時還為一些病人提供了獲得器官移植的機會。但由于深度昏迷患者和過度昏迷患者的臨床生理指標極為相似，造成其臨床診斷非常困難。盡管大多數國家已經制定了相應的腦死判定標準，但存在耗時長、風險大、魯棒性差等亟待解決的問題。并且當前大部分判定過程都需要確認患者是否尚存自主呼吸，需要在一定的時間內停止病人的呼吸機供氧，加上腦電的平坦測試需要重復確認，因此很可能耽誤病人的有效治療時間并涉及非常大的風險，對患者造成二次傷害。因此，如何安全、準確、快速的進行昏迷程度診斷和識別變成亟待解決的問題。

腦電圖(EEG)因其具有成本低、時間分辨率高、采集無創等優勢，已成為臨床診斷大腦狀態的最有效的輔助方法之一。目前已有很多研究證明，過度昏迷患者和深度昏迷患者的腦電信號在眾多指標上都存在顯著差異：如深度昏迷患者的腦電信號能量和信號復雜度等單通道指標要顯著高于過度昏迷患者；另外不管是從腦功能網絡和腦效應網絡分析結果來看，深度昏迷患者也都存在比過度昏迷患者顯著更多的信息交互。這些研究結果表明基于腦電信號進行腦昏迷程度判定的可行性。但是這些研究結果只是指出了兩類患者的腦電信號特征存在顯著差異，缺乏明確的閾值和判定規則，只能為醫生提供基本參考，無法作為臨床性指標。

發明內容

針對現有技術的不足，基于相位同步腦功能網絡分析方法，通過對患者前額左右半腦跨腦區和腦區內的信息交互關系進行分析和比較，本發明提出在低頻段(delta,theta和alpha)深度昏迷患者跨腦區相位同步指標要顯著高于腦區內指標值，并具有相當的穩定性，而過度昏迷患者則沒有這種現象，呈現出混亂狀態，這種現象為昏迷狀態判定提供了一種更為方便、準確、可靠的魯棒性神經標記，可以作為醫生臨床昏迷狀態診斷的重要參考依據。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

首先采集腦昏迷患者頭皮腦電信號。由于患者處于昏迷狀態，不能輕易移動，出于安全性和方便性考慮，本方案根據10-20系統標準選擇前額左右腦對稱的六個電極(Fp1，Fp2，F3，F4，F7和F8)采集腦電信號。獲取前額腦電信號后，對其進行預處理，以去除信號中的噪聲和干擾，然后分別計算delta,theta,alpha頻段上所有通道間的相位同步值，進而計算出左右腦區跨腦區和腦區內相位同步指標，以表征患者大腦信息交互情況。最后根據T時間內(T為人為設定時間，一般大于30min)，跨腦區和腦區間信息交互關系的比較觀察，給出患者昏迷狀態判定診斷建議。

具體實施步驟如下：

步驟1、腦電信號采集。

采集患者前額六個電極(Fp1，Fp2，F3，F4，F7和F8)的頭皮腦電信號，并且將A1和A2兩電極分別置于左右耳垂作為參考電極。

步驟2、腦電信號預處理。