[發明專利]基于蝶腭神經節刺激的腦電信號特征提取方法

在審

• 申請號: 202110066103.8
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112869755A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 俞孝儒;徐文龍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: A61B5/377
• 分類號: A61B5/377;A61B5/372;A61B5/374
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于蝶腭神經節刺激的腦電信號特征提取方法，包括以下步驟：步驟1：利用超聲波通過兩側鼻翼實現對蝶腭神經的刺激；步驟2：在頭皮上放置腦電采集電極，利用腦電采集裝置記錄不同蝶腭神經節刺激階段的腦電信號；步驟3：進行腦電信號預處理操作，對經預處理后的腦電信號進行腦電相對功率特征提取和腦電有效連接特征提取；步驟4：根據所述腦電相對功率特征和腦電有效連接特征評估超聲波對蝶腭神經的刺激效果。

技術領域

本發明屬于生物醫學信息處理領域，尤其涉及到一種基于蝶腭神經節刺激的腦電信號特征提取方法。

背景技術

蝶腭神經節是人體最大的顱外副交感神經節，其分支廣泛分布在眶部、口腔及鼻腔。研究表明，對蝶腭神經節的神經刺激能夠改善原發性頭痛以及鼻炎病情。傳統的蝶腭神經節刺激技術常用電刺激以及針刺刺激等有創刺激方法，存在肌肉痙攣，有創部位感染等副作用。蝶腭神經節刺激技術對非過敏性鼻炎、偏頭痛等部分炎癥類疾病有良好的療效；采用靜息態功能磁共振成像對該神經刺激技術進行研究，發現刺激后大腦邊緣系統和初級感覺系統的內在功能活性顯著提升。腦電活動是大腦皮層自發產生的節律性電位變化。用腦電圖儀在頭皮表面記錄到的腦電活動，稱為腦電圖。研究證實，位于頭皮的腦電圖可記錄來自深部腦區的電信號。

然而，上述現有技術還存在一些問題：1、現有技術的蝶腭神經節刺激技術存在肌肉痙攣，有創部位感染等副作用；2、缺乏有效的特征提取方式，難以評估刺激的可靠性。

發明內容

有鑒于此，為了克服現有技術神經刺激帶來的不良影響等問題，提供了一種采用超聲波刺激方式的基于蝶腭神經節刺激的腦電信號特征提取方法。

本發明的技術解決方案是，提供了一種基于蝶腭神經節刺激的腦電信號特征提取方法，包括以下步驟：

步驟1：利用超聲波通過兩側鼻翼實現對蝶腭神經的刺激；

步驟2：在頭皮上放置腦電采集電極，利用腦電采集裝置記錄不同蝶腭神經節刺激階段的腦電信號；

步驟3：進行腦電信號預處理操作，對經預處理后的腦電信號進行腦電相對功率特征提取和腦電有效連接特征提取；

步驟4：根據所述腦電相對功率特征和腦電有效連接特征評估超聲波對蝶腭神經的刺激效果。

可選的，所述腦電信號預處理操作，包括：對腦電信號進行帶通濾波，通帶頻率為0.5-80Hz；對腦電信號進行帶阻濾波，陷波頻率為50Hz；腦電信號參考電極重建為平均參考；采用偽影子空間重建技術處理腦電信號，去除不良通道，截除不良數據；采用獨立成分分析技術處理腦電信號，去除眼動偽跡、肌電偽跡；將腦電信號按照頻段分為5個信號節律，其中包括delta節律、theta節律、alpha節律、beta節律和gamma節律。

可選的，步驟4中所述腦電相對功率特征提取具體為：

采用Welch功率譜估計算法，計算得出腦電信號的功率譜密度值；

采用以下公式計算腦電信號的相對功率特征：

其中，welch(f_s，f_e)表示頻率從f_s到f_e之間功率密度值的總和。

可選的，所述Welch功率譜估計算法采用4秒時長的漢寧窗函數，重疊率為50％。

可選的，步驟4中所述腦電有效連接特征提取具體為：

建立滑動窗口的多變量自回歸模型，公式為：