專利名稱：腦卒中后抑郁癥psd患者腦電特征提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)器械，尤其涉及醫(yī)療康復(fù)器械中采用的腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法。
背景技術(shù)：
腦卒中又稱腦中風(fēng)，是全球范圍內(nèi)僅次于冠心病和癌癥的第三位死亡原因，占所有死亡原因的12%。在我國，中風(fēng)是目前致殘率第一、致死率第二的疾病。隨著腦卒中發(fā)病率的明顯上升，由此產(chǎn)生的精神問題也日益增多。腦卒中后抑郁英文簡稱PSD，PSD作為腦卒中的并發(fā)癥之一，嚴(yán)重威脅著人們的身心健康，給社會和家庭帶來極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和精神負(fù)擔(dān)，也因此受到了越來越多研究學(xué)者的關(guān)注。對PSD的診斷目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外學(xué)者基本采用了功能性抑郁癥的各種診斷標(biāo)準(zhǔn)、量表。診斷標(biāo)準(zhǔn)有國外的DSM(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) III—R、DSM IV及國內(nèi)普遍米用的CCMD-3 (中國精神疾病診斷標(biāo)準(zhǔn))。應(yīng)用比較普遍的診斷量表有Hamilton抑郁癥量表、老年抑郁癥量表等。但由于腦卒中后患者存在認(rèn)知障礙，意識障礙，語言障礙及其他方面的原因，一些患者無法準(zhǔn)確描述自己各種情緒的改變，甚至需要陪侍代訴，從而影響了醫(yī)生對病情的全面、準(zhǔn)確掌握和治療，這使得PSD存在較高的誤診漏診率。因此找到一種客觀的評價PSD的方法是非常必要的。EEG信號是通過頭皮電極記錄下來的腦細(xì)胞群自發(fā)性、節(jié)律性電活動。大腦功能狀態(tài)的腦電圖學(xué)具有安全、方便、廉價、無創(chuàng)的特點(diǎn)，有良好的時間分辨率，可實(shí)時地、動態(tài)地觀察腦功能變化情況，目前很多EEG的特點(diǎn)已經(jīng)得到臨床診斷醫(yī)生的認(rèn)可。PSD患者EEG信號在節(jié)律、波形幅度和功率譜等參數(shù)中存在著不同于健康人的特征，因此我們有必要對其進(jìn)行分析與處理，以利于我們對PSD的研究和臨床診斷。研究表明，抑郁癥患者EEG信號α頻帶存在左右半球間的功率譜不對稱性，且抑郁癥患者EEG信號頻譜不對稱性(高頻段和低頻段)與抑郁的嚴(yán)重程度相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，客觀檢測腦卒中后患者有無抑郁癥狀并對抑郁嚴(yán)重程度進(jìn)行分級，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，包括如下步驟腦電信號的采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、功率譜不對稱性參數(shù)提取、分類識別；其中功率譜不對稱性參數(shù)提取包括α頻段半球間不對稱性參數(shù)IHAI和高低頻段頻譜不對稱性參數(shù)SASI提取過程。腦電信號采集具體步驟為腦電信號的采集設(shè)備使用NicoletOne 32通道數(shù)字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20電極系統(tǒng)安放，記錄16導(dǎo)頭皮腦電信號，F(xiàn)pl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6為16導(dǎo)電極，電極Cz作為參考電極，前額作為參考地，采樣率為250Hz，濾波通帶為O. 5Hz 70Hz，電極阻抗小于IOK Ω ;采集靜息狀態(tài)下的腦電信號，采集環(huán)境要求遠(yuǎn)離強(qiáng)大的靜電場和電磁場，采集室暗光，并保持采集環(huán)境的安靜；采集過程中要求被采集者安靜閉目，心情放松，記錄5min腦電數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理具體步驟為首先對信號進(jìn)行O. 5Hz^48Hz帶通濾波，其次用主成分分析PCA的方法去除眼電和肌電干擾。功率譜不對稱性參數(shù)提取具體步驟為α頻段半球間不對稱性參數(shù)IHAI提取α頻段半球間不對稱性參數(shù)計(jì)算在左右半球?qū)?yīng)的腦區(qū)間進(jìn)行，16導(dǎo)聯(lián)EEG信號可得到 8 個對應(yīng)的 IHAI 值 Fpl-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、01-02、F7-F8、T3-T4、T5-T6，計(jì) 算步驟如下(I)用平均周期圖法計(jì)算預(yù)處理后EEG信號每一導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度Sm，即m導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度。(2)計(jì)算左右半球α頻段的相對功率值 左半球α頻段相對功率值
權(quán)利要求
1.一種腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，其特征是，包括如下步驟腦電信號的采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、功率譜不對稱性參數(shù)提取、分類識別；其中功率譜不對稱性參數(shù)提取包括α頻段半球間不對稱性參數(shù)IHAI和高低頻段頻譜不對稱性參數(shù)SASI提取過程。
2.如權(quán)利要求I所述的腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，其特征是，腦電信號采集具體步驟為 腦電信號的采集設(shè)備使用NicoletOne 32通道數(shù)字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20電極系統(tǒng)安放，記錄16導(dǎo)頭皮腦電信號，F(xiàn)pl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6為16導(dǎo)電極，電極Cz作為參考電極，前額作為參考地，采樣率為250Hz，濾波通帶為O. 5Hz 70Hz，電極阻抗小于IOK Ω ;采集靜息狀態(tài)下的腦電信號，采集環(huán)境要求遠(yuǎn)離強(qiáng)大的靜電場和電磁場，采集室暗光，并保持采集環(huán)境的安靜；采集過程中要求被采集者安靜閉目，心情放松，記錄5min腦電數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求I所述的腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，其特征是，數(shù)據(jù)預(yù)處理具體步驟為首先對信號進(jìn)行O. 5Hz^48Hz帶通濾波，其次用主成分分析PCA的方法去除眼電和肌電干擾。
4.如權(quán)利要求I所述的腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，其特征是，功率譜 不對稱性參數(shù)提取具體步驟為 α頻段半球間不對稱性參數(shù)IHAI提取 IHAI計(jì)算在左右半球?qū)?yīng)的腦區(qū)間進(jìn)行，16導(dǎo)聯(lián)EEG信號可得到8個對應(yīng)的IHAI值Fpl-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、01-02、F7-F8、T3-T4、T5-T6，計(jì)算步驟如下 (1)用平均周期圖法計(jì)算預(yù)處理后EEG信號每一導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度Sm，即m導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度； (2)計(jì)算左右半球α頻段的相對功率值y/=腿 左半球α頻段相對功率值# =^，SLm為左半球?qū)?lián)的功率譜密度； 右半球a頻段相對功率值=^，SKm為右半球?qū)?lián)的功率譜密度； (3)計(jì)算α頻段左右半球間不對稱性參數(shù)IHAI值禪! ； 高低頻段頻譜不對稱性參數(shù)SASI的提取 低頻段選取4Hz,高頻段選取24Hz,具體計(jì)算步驟如下 (1)用平均周期圖法計(jì)算預(yù)處理后EEG信號每一導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度Sm，即m導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度； (2)計(jì)算高低頻段的邊緣頻率 首先，找出α頻段即8 13Hz功率譜密度最大的頻率值fmax，對fmax土BHz，B=2，頻帶的功率譜密度曲線作拋物線擬合，將擬合后拋物線頂點(diǎn)處的頻率作為中間頻段的中心頻率fc，低頻段的兩個邊緣頻率為Fl=fc-B-4，F(xiàn)2=fc-B，單位Hz ； 高頻段的兩個邊緣頻率為F3=fc+B, F4=fc+B+24,單位Hz ；(3)計(jì)算高低頻段的功率值 低頻段功率值巧
5.如權(quán)利要求I所述的腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，其特征是，分類識別具體步驟為將8個IHAI值以及16個SASI值作為特征向量，輸入到雙層結(jié)構(gòu)的SVM融合網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行模式識別經(jīng)過第一層SVM網(wǎng)絡(luò)，對抑郁和非抑郁患者進(jìn)行分類識別；經(jīng)過第二層SVM網(wǎng)絡(luò)對抑郁癥患者抑郁程度進(jìn)行分類，識別出輕度、中度、重度患者。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)器械。為客觀檢測腦卒中后患者有無抑郁癥狀并對抑郁嚴(yán)重程度進(jìn)行分級，腦卒中后抑郁癥PSD患者腦電特征提取方法，包括如下步驟腦電信號的采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、功率譜不對稱性參數(shù)提取、分類識別；其中功率譜不對稱性參數(shù)提取包括α頻段半球間不對稱性參數(shù)IHAI和高低頻段頻譜不對稱性參數(shù)SASI提取過程。本發(fā)明主要應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)器械的設(shè)計(jì)制造。
文檔編號A61B5/0476GK102824171SQ20121024545
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者王春方, 張力新, 孫長城, 明東, 綦宏志, 萬柏坤 申請人:天津大學(xué)