[發明專利]一種基于微狀態功率譜分析的麻醉深度監測系統及方法

在審

• 申請號: 201911118047.7
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110811557A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 王剛;劉治安;施文;閆相國;李雅敏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0476;A61B5/145
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種基于微狀態功率譜分析的麻醉深度監測系統及方法，系統包括腦電信號采集模塊A、微狀態時間序列構建模塊B、腦電時?頻信息計算模塊C、微狀態功率譜構建模塊D和分類識別模塊E五個模塊，先用高密度腦電采集被試全腦腦電信號，然后根據微狀態算法構建相應的微狀態時間序列；同時通過MEMD對腦電信號信號進行分解，得到不同時間點的腦電信號的瞬時頻段和功率,進而得到各通道的希爾伯特譜；再將微狀態時間序列構和腦電態時?頻信息相結合，得到不同頻率的微狀態功率譜；接著不同頻段的微狀態功率譜分別為特征輸入到SVM進行模式識別分類；本發明利用腦電微狀態及其時?頻信息對麻醉深度進行監測，同時能夠有效、準確地監測病人麻醉深度。

技術領域

本發明涉及生物醫學信號處理技術領域，尤其涉及一種基于微狀態功率譜分析的麻醉深度監測系統及方法。

背景技術

麻醉，尤其是全身麻醉，是臨床治療比較常見的手段。一般而言，在手術過程中，通過吸入麻醉藥物或者靜脈注射，對病人的中樞神經進行抑制，使病人表現出失去意識、運動功能下降、疼痛刺激反應消失等狀態，使病人失去對術中痛覺的記憶，增加手術的安全性，進而方便手術進行。麻醉深度監測，是保障臨床手術中麻醉質量的重要方法。如果麻醉深度過重，不僅會增加用藥成本，而且會延長患者蘇醒時間，甚至對神經系統造成麻醉后遺癥。而如果麻醉程度較淺，則有可能導致患者“術中知曉”，不僅影響手術正常進行，還會給患者造成極大的身體和心靈上的創傷。

在臨床中，關于麻醉深度監測還沒有通用的“金標準”，在實際臨床中，應用比較廣泛的，主要有基于患者臨床體征的監測方法以及基于腦電信號的監測方法。前者中應用較廣的，主要是最低肺泡濃度(minimum alveolar concentration,MAC)監測，定義是在創傷性刺激下50％的受試者無回應時吸入麻醉藥物在肺泡氣內的濃度，缺點是只能應用于評價吸入式麻醉藥效，無法用于評價靜脈麻醉及混合麻醉的深度。后者，主要為監測自發腦電的腦電雙譜指數(Bispectral Index,BIS)和監測誘發腦電的聽覺誘發電位(AuditoryEvoked Potentials,AEP)。BIS是一種無量綱參數，規定在0-100的范圍內，當受試者處于絕對清醒時，BIS評估為100；處于最深度麻醉時評估為0。但是BIS對藥物有很強的依賴性，例如其與異氟醚和N₂O就無相關性。其次，BIS對不同人種也有較大的差異性。再者，BIS有時不能預測病人的蘇醒時間及恢復過程。AEP則是利用病人對于一個重復聲音刺激所產生的聽覺誘發電位來監測麻醉深度，可以反映丘腦及初級聽覺皮層的神經元活動，并且其不受阿片類和誘導藥物的影響。但是，AEP監測儀容易受到周圍環境的影響，同時，AEP依賴于人的聽覺，導致患有聽力問題的病人很難使用到這種方法。

發明內容

為了克服以上方法存在的問題，本發明的目的在于提供了一種基于微狀態功率譜分析的麻醉深度監測系統及方法，腦電微狀態被認為能夠代表全局頭皮電場活動，能夠結合腦電的時間信息和空間信息，能夠很好地反應腦電拓撲在時域上的特征，而通過結合微狀態序列在頻域的功率譜，可以從時-頻域上更全面的監測大腦的麻醉深度變化，通過構建被試在不同狀態下的腦電微狀態時間序列，然后結合多元經驗模態分解(MultivariateEmpirical Mode Decomposition,MEMD)，得到不同微狀態的任意時刻的不同頻段的功率譜，然后將得到的微狀態功率譜作為特征輸入到支持向量機(Support Vector Machine,SVM)中，用于麻醉狀態監測，區分被試的清醒和麻醉狀態；本發明將大腦作為一個有機整體，利用腦電微狀態及其時-頻信息對麻醉深度進行監測，同時結合SVM分類器，具有較高的正確率和靈敏度。

為了達到上述目的，本發明具體技術方案為：

一種基于微狀態功率譜分析的麻醉深度監測系統，包括腦電信號采集模塊(A)、微狀態時間序列構建模塊(B)、腦電時-頻信息計算模塊(C)、微狀態功率譜構建模塊(D)和分類識別模塊(E)五個模塊；

所述的腦電信號采集模塊(A)用于采集接受全身麻醉的樣本不同麻醉狀態下的腦電信號；