[發明專利]一種腦地圖構建及其處理方法

有效

• 申請號: 202110170469.X
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112971808B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王衛東;劉洪運;廖汪丹;王國靜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院;北京航空航天大學
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369;A61B5/388;A61B5/389;A61B5/293;A61B5/296;A61B5/294
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 齊曉靜

本申請提出一種腦地圖構建方法，通過受試者的頭部和/或軀干上所設置的傳感器構成的傳感器陣列而得到腦地圖；傳感器陣列中的每個傳感器為一個陣元，每個陣元的傳感器信號為該陣元的陣元信號；傳感器陣列中的每個陣元對應于腦地圖中的一個節點；腦地圖中任兩個節點之間的關系屬性由傳感器陣列中的與該兩個節點對應的兩個陣元的陣元信號之間的數學屬性確定；所述傳感器信號為神經電信號、腦電信號、肌電信號、生理信號、或運動信號。通過將陣列信號轉變成圖信號，保證時間結構和空間結構同時在腦電信號或皮層電位信號或肌電信號的處理中得到應用。

技術領域

本申請涉及腦電和/或肌電的信號處理，尤其涉及一種腦地圖構建及其處理方法。

背景技術

腦地圖(Brain Map)又叫腦連接圖、腦連接網絡圖、腦網絡圖，通過獲取大腦皮層神經電位或者腦電電位或肌電電位信號，構建大腦區域之間的連接關系和方式，也可以通過腦功能成像技術構建腦地圖。腦地圖節點信號強度和連接結構具有時變性和動態性，由外部對大腦刺激和大腦對軀體控制相關，因而也與肌電和運動信號采集傳感器陣列單元有關，形成圖網絡連接拓撲結構，稱之為廣義的腦地圖。

腦地圖的各節點信號構成的陣列信號的處理，是腦地圖推廣應用到例如腦機接口、人機交互、人機融合領域的難點。

發明內容

鑒于上述問題，本申請旨在提出一種腦地圖構建方法和處理方法。

本申請的腦地圖構建方法，通過受試者的頭部和/或軀干上所設置的傳感器構成的傳感器陣列而得到腦地圖；傳感器陣列中的每個傳感器為一個陣元，每個陣元的傳感器信號為該陣元的陣元信號；傳感器陣列中的每個陣元對應于腦地圖中的一個節點；腦地圖中任兩個節點之間的關系屬性由傳感器陣列中的與該兩個節點對應的兩個陣元的陣元信號之間的數學屬性確定；

所述傳感器信號為神經電信號、腦電信號、肌電信號、生理信號、或運動信號。

優選地，以圖處理方法來處理該腦地圖。

優選地，所述圖處理方法為圖的拉普拉斯變換。

優選地，所述傳感器為是植入受試者的皮層或機體的電極、于受試者的顱骨或機體的表面設置的電極、或受試者的軀體運動傳感器或慣性傳感器。

優選地，所述數學屬性為所述兩個陣元的陣元信號之間的振蕩性、同步性、相干性、獨立性、耦合性、倍頻性、分頻性、或擬分頻性。

優選地，將所述腦地圖按照不同的關系屬性分解成不同子腦地圖；

獲得所述子腦地圖的拉普拉斯矩陣，并獲得該拉普拉斯矩陣所張成的正交圖空間；

將所述子腦地圖對應的陣元信號變換到與其對應的所述正交圖空間的坐標上，以供后續處理。

優選地，所述振蕩性通過所述兩個陣元信號的頻譜或功率譜估計獲得；

所述同步性、相干性通過所述兩個陣元信號的相關分析獲得；

所述獨立性通過所述兩個陣元信號的稀疏分析獲得；

所述耦合性、倍頻性、分頻性、擬分頻性通過所述兩個陣元信號的雙譜或多譜估計獲得。

優選地，所述后續處理包括圖卷積處理或圖神經網絡處理。

本申請的腦地圖的處理方法，其中，所述腦地圖通過受試者的頭部和/或軀干上所設置的傳感器構成的傳感器陣列而得到，傳感器陣列中的每個傳感器為一個陣元，每個陣元的傳感器信號為該陣元的陣元信號；傳感器陣列中的每個陣元對應于腦地圖中的一個節點；腦地圖中任兩個節點之間的關系屬性由傳感器陣列中的與該兩個節點對應的兩個陣元的陣元信號之間的數學屬性確定；所述傳感器信號為神經電信號、腦電信號、肌電信號、生理信號、或運動信號；

將所述腦地圖按照不同的關系屬性分解成不同子腦地圖；