[發明專利]一種情感EEG的腦功能網絡分析方法

有效

• 申請號: 202110281415.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113017651B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王啟松;曹天傲;劉丹;張美妍;李鴻飛;郭煥煥;孫金瑋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B5/372
• 分類號: A61B5/372;A61B5/16
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

1.一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，該網絡分析方法包括以下步驟：

步驟一、基于腦電信號間的相關性和同步性，構建32節點腦功能網絡；

步驟二、將步驟一構建的32節點腦功能網絡分為二值網絡和加權網絡；

將32節點腦功能網絡分為二值網絡和加權網絡的具體方法為：

步驟二一、選取32節點腦功能網絡中符合腦的高效性的點作為腦功能網絡閾值的上限并選取32節點腦功能網絡中孤立點作為腦功能網絡閾值的下限；

步驟二二、確定權重信息，所述權重信息為：選擇在25％-50％稀疏度范圍內的第一節點，以1％的步進重新構建網絡；其中，稀疏度是32節點腦功能網絡中實際存在的邊數和32節點腦功能網絡中估計存在的最大邊數的比值；

步驟二三、保留步驟二二確定的權重信息，得到的即為加權網絡；否則，得到的即為二值網絡；

步驟三、對比步驟二中二值網絡和加權網絡在不同情感腦網絡全局和局部屬性差異的表現，先得出32節點腦功能網絡的全局屬性，并進行分析對比；后得出32節點腦功能網絡的全局屬性；

其中，以平均聚類系數、平均局部效率、全局效率和特征路徑長度對步驟三中得出32節點腦功能網絡的全局屬性進行表征，以度、中介中心性、聚類系數和局部效率對步驟三中得出32節點腦功能網絡的局部屬性進行表征；

步驟四、利用定義腦區作為第二節點，構建10節點腦功能網絡；得出該10個節點的局部屬性；

其中，定義腦區包括左額、左中央、左顳、左頂、左枕、右額、右中央、右顳、右頂和右枕，以度、中介中心性、聚類系數和局部效率對步驟四中得出10節點的局部屬性進行表征；

步驟五、利用步驟四構建的10節點腦功能網絡對不同情感腦網絡局部屬性進行分析，得出10節點腦功能網絡的局部屬性，并進行分析對比；

步驟六、將步驟三得出的32節點腦功能網絡的局部屬性與步驟五得出的10節點腦功能網絡的局部屬性進行對比，得出局部屬性變化的共同性以及局部屬性變化的差異性，實現對不同情感腦電信號的網絡分析。

2.根據權利要求1所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟一中的腦電信號采用32個頭皮電極分別按照腦區分組設置進行獲得，并且每一個頭皮電極所在的腦區為一個第一節點。

3.根據權利要求2所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟一中腦電信號間的相關性和同步性通過以下步驟獲得的：

步驟一一、利用皮爾森相關系數計算出兩個頭皮電極上記錄的腦電信號的相關性；

步驟一二、利用相位滯后指數計算出兩個頭皮電極上記錄的腦電信號的同步性。

4.根據權利要求3所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟一一中皮爾森相關系數包括時間序列長度、采樣點數和兩個一維信號采樣點處元素；并且，步驟一一中皮爾森相關系數與兩個頭皮電極上記錄的腦電信號的相關性之間的具體關系如式(1)所示：

其中，r為兩個頭皮電極上記錄的腦電信號的相關性，N為時間序列長度，i為采樣點數，X_i表示一維信號X的第i個采樣點元素，Y_i表示一維信號Y的第i個采樣點元素，表示為一維信號X的時間序列均值，表示為一維信號Y的時間序列均值。

5.根據權利要求4所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟一二中相位滯后指數與兩個頭皮電極上記錄的腦電信號的同步性，具體關系如式(2)所示：

其中，和分別為x頭皮電極信號和y頭皮電極信號在t時刻的相位，j為虛數的單位。

6.根據權利要求1所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟五中得出10節點腦功能網絡全局屬性的具體過程包括：

步驟五一、利用相位同步性計算兩個腦區電極組的連接值；

步驟五二、確定10節點腦功能網絡中的固定閾值。

7.根據權利要求6所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟五一中電極組的連接值具體是指兩個電極組內兩兩電極間相位滯后指數的平均值。

8.根據權利要求6所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，其特征在于，步驟五二中固定閾值為稀疏度為50％的點。