[發(fā)明專利]一種基于幅值的自動腦電去偽跡方法

有效

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• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112401906B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮春雨;王懷瑞;黎彤亮;田書娟;馬芹穎;王銘維;王彥永;方際宇
• 申請（專利權(quán)）人: 河北省科學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所;河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院
• 主分類號: A61B5/372
• 分類號: A61B5/372;A61B5/369
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 趙浩竹

本發(fā)明公開了一種基于幅值的自動腦電去偽跡方法，其特征在于，包括以下步驟：判斷腦電數(shù)據(jù)長度；根據(jù)考慮的頻域范圍對原始腦電進行帶通濾波，去除工頻干擾并在一定程度上修正基線漂移；將濾波后的腦電數(shù)據(jù)分為分段數(shù)個等長度的小段，每段數(shù)據(jù)的時間長度不小于t_min；計算相對均值；計算相對標(biāo)準(zhǔn)差；計算相對均值閾值、相對標(biāo)準(zhǔn)差閾值、通道高閾值和通道低閾值；以上述劃分的段為單位進行處理，判斷小段上是否存在偽跡。該方法不需要額外通道和人工參與，計算量小，能夠快速有效去除rsEEG中的偽跡，從而滿足臨床分析腦電的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于腦信號處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于幅值的自動腦電去偽跡方法。

背景技術(shù)

由于腦電尤其是頭皮處采集到的腦電是一種極其微弱的生理信號，幅值較小(一般在100微伏以內(nèi))，很容易受到各種噪聲的干擾，形成腦電腦電偽跡，影響腦電信號的質(zhì)量。因此，在對腦電信號進行分析以前需要進行預(yù)處理，去除腦電信號中的偽跡成分，得到干凈的腦電信號。

臨床上去除腦電偽跡一般是采用濾波加目檢的方式，即通過帶通濾波器濾除不關(guān)心的頻率成分，然后通過觀察，從整個腦電數(shù)據(jù)中找出相對平滑的一小段作為代表進行分析。學(xué)術(shù)研究中使用較多的去偽方法有回歸法、獨立成分分析法(ICA)和基于小波變換的濾波方法?；貧w法假定眼電偽跡是眼電采集通道所采信號的組合，通過回歸模型求出眼電成分，然后再將其從采集的腦電信號中刪除。ICA是目前研究領(lǐng)域認可度較高的腦電去偽跡方法，它是基于盲源分離技術(shù)發(fā)展起來的一種新的信號分析方法。ICA以隨機變量的相互獨立性和非高斯性為目標(biāo)，在源信號、混合系統(tǒng)均未知的情況下，從給定的多導(dǎo)混合信號中分離出相互獨立的源信號。在腦電信號分析中，ICA能夠從原始信號中有效分離出眼電、心電等偽跡信號?；谛〔ㄗ儞Q的去偽跡方法基本思路是首先選取適當(dāng)?shù)男〔ê瘮?shù)族，對存在偽跡的信號進行小波分解，將信號分解到不同的子頻帶上，得到近似系數(shù)和細節(jié)系數(shù)。然后設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝祵π〔ㄏ禂?shù)進行處理，將偽跡對應(yīng)的高頻段和低頻段的系數(shù)設(shè)置為零，保留有用的信號系數(shù)，從而達到濾除偽跡的目的。

人工目檢方法對閱圖人員的經(jīng)驗要求較高，主觀性強，完成一份腦電處理需要耗費大量的時間，在現(xiàn)實中很難應(yīng)用?；貧w法需要額外的眼電采集通道，并且由于腦電和眼電雙向混合，回歸方法在去除偽跡的同時，也會損失部分真實的腦電信號。利用ICA去偽跡方法中求解解混矩陣是一個優(yōu)化問題，因此，ICA的計算復(fù)雜度較高。常用的ICA去偽處理過程中需要肉眼去識別源信號中分離出的偽跡成分，不適用于腦電信號的自動處理。盡管有些學(xué)者提出了一些自動識別偽跡成分的方法，但這種方法仍然需要依賴于操作人員的經(jīng)驗，預(yù)定義適當(dāng)?shù)拈撝祦碜R別偽跡信號。基于小波的去偽跡方法同樣存在小波基、閾值等選擇的問題。另外，基于小波的去偽方法在處理一些頻率和正常腦電相近的高幅值偽跡時效果較差。

因此，有必要提供一種新的自動腦電去偽跡方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對靜息態(tài)腦電(rsEEG)數(shù)據(jù)中存在的體現(xiàn)為幅值異常的各種偽跡，研究一種基于幅值的自動腦電去偽跡方法。該方法不需要額外通道和人工參與，計算量小，能夠快速有效去除rsEEG中的偽跡，從而滿足臨床分析腦電的要求。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于幅值的自動腦電去偽跡方法，包括以下步驟：

步驟1、判斷腦電數(shù)據(jù)長度：對于通道數(shù)行樣本點數(shù)列的腦電數(shù)據(jù)，如果樣本點數(shù)/采樣率60，即腦電采集時間少于60秒，則生成數(shù)據(jù)處理報告，退出處理；

步驟2、根據(jù)考慮的頻域范圍對原始腦電進行帶通濾波，去除工頻干擾并在一定程度上修正基線漂移；

步驟3、將濾波后的腦電數(shù)據(jù)分為分段數(shù)個等長度的小段，每段數(shù)據(jù)的時間長度不小于t_min；

步驟4、計算相對均值；

步驟5、計算相對標(biāo)準(zhǔn)差；