[發明專利]一種基于腦電源成像的連續語音包絡神經夾帶提取方法

有效

• 申請號: 202110390302.4
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113143293B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張高燕;吳雙;黨建武;張卓;周迪;王龍標
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/372
• 分類號: A61B5/372;A61B5/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張建中

1.一種基于腦電源成像的連續語音包絡神經夾帶提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，編制語音信號，并提取語音信號包絡；

步驟2，采集被試在編制的語音信號刺激下的腦電數據；

步驟3，對采集的腦電數據進行預處理；

步驟4，對多個被試的腦電數據采用時空對準方法，提取電極空間共同神經響應；

步驟5，計算提取的電極空間共同神經響應在腦源空間的映射；

步驟6，基于mTRF算法由語音包絡預測源空間共同神經響應；

步驟7，計算源空間上連續語音包絡的神經夾帶；由步驟6預測得到的源空間共同神經響應，與步驟5計算得到的共同神經響應在腦源空間的映射間的皮爾遜相關系數，評估神經夾帶；

步驟1中，編制語音信號的方法為：將多個故事的錄音切分成若干段，每段錄音包含一個完整的情節片段；將一個故事中的若干段錄音按時間順序排列編制為一組語音信號；

步驟1中，提取語音信號包絡的方法具體包括以下分步驟：

步驟1-1，采用伽馬通濾波器組來將語音信號分成n個子帶，每個子帶間隔1個等效矩形帶寬，并去除子帶的起始延遲，對子帶的末端進行零填充；

步驟1-2，設子帶信號為x_n，將其變換為|x_n|^0.6來提取子帶包絡，對n個子帶包絡求均值，以獲得語音信號包絡；

所述步驟3包括以下分步驟：

步驟3-1，對采集到的腦電數據進行降采樣以及濾波處理；

步驟3-2，采用偽影子空間重建方法檢測并去除腦電數據中的高振幅的偽影，并用球面樣條插值計算的估計值替換不良通道的數據，并將所有腦電通道重參考到平均參考；

步驟3-3，采用主成分分析方法將腦電數據降維至數據本身的秩，將具有共享分量的自適應混合獨立成分分析方法與獨立成分標簽方法相結合，自動識別和去除偽影成分；

所述步驟4具體包括以下分步驟：

步驟4-1，采用典型相關分析方法提取每個被試腦電數據與對應語音包絡最相關的子空間；

步驟4-2，對步驟4-1得到的腦電子空間數據，將相同語音包絡對應的多個被試數據進行疊加平均，并再次采用典型相關分析方法提取與對應語音包絡最相關的子空間；

所述步驟5具體包括以下分步驟：

步驟5-1，采用有限元法計算采用ICBM152標準模板的大腦正向模型；

步驟5-2，采用加權最小范數估計與標準低分辨率電磁斷層成像方法計算大腦逆向模型，且源偶極子方向被約束為垂直于大腦皮質表面；

步驟5-3，根據Desikan-Killiany圖譜將大腦皮質表面分割成68個解剖區域，提取每個區域內偶極子信號的平均值其作為代表性時間序列。

2.根據權利要求1所述的基于腦電源成像的連續語音包絡神經夾帶提取方法，其特征在于，n取28～64。

3.根據權利要求1所述的基于腦電源成像的連續語音包絡神經夾帶提取方法，其特征在于，步驟2中，被試分為兩組，一組輸入的語音信號按時間軸正向播放；另一組輸入的語音信號按時間軸反向播放；所有語音信號刺激均為單聲道，采樣率為10.1～44.1kHz，刺激幅度歸一化為具有相同的均方根值。

4.根據權利要求1所述的基于腦電源成像的連續語音包絡神經夾帶提取方法，其特征在于，步驟3-1中，對采集到的腦電數據降采樣至200～250Hz，進行0.1～2Hz高通濾波去除線性漂移，以及30～40Hz低通濾波去除工頻干擾和高頻噪聲。

5.根據權利要求1所述的基于腦電源成像的連續語音包絡神經夾帶提取方法，其特征在于，所述步驟6包括以下分步驟：

步驟6-1，對于每種條件，每個試次都有一個單獨的模型，其余試次作為訓練集；

步驟6-2，通過對每個訓練集中單個試次的模型進行平均來獲得的對應測試試次的模型。