專利名稱：一種自動腦源定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及生物工程領域，特別是一種自動的腦源定位方法和裝置，為揭示腦區(qū)的活動提供技術(shù)手段。
背景技術(shù)：
腦電信號已成為研究腦科學的一種重要手段。腦電信號是大腦組織中神經(jīng)元群動作電位的綜合表現(xiàn)。正常人整個大腦的電位活動僅達百萬分之一伏特，這主要是由于正常神經(jīng)的放電是非同步性的。而腦需要處理信息、反映外界的刺激時，神經(jīng)元群體的大多數(shù)細胞同步化放電，若這種行為走向極端，即引起所謂的超同步化，這樣腦電波的波幅急劇上升，在腦電信號上呈現(xiàn)為棘波、尖波和棘/尖慢復合波等不正常的波。研究人員可以通過分
析這些腦信號來判斷腦源的位置。然而長時間的腦電信號記錄不僅會增加研究人員的負擔，而且不可避免也會加入一些人的主觀選擇性；同時，長時間地判讀大量的腦電信號，容易造成研究人員過度疲勞而導致誤判率的上升。因此，利用數(shù)字信號處理技術(shù)來實現(xiàn)腦源的準備判斷，以提高科研的效率，已成為一個迫切需要解決的問題?，F(xiàn)有的腦源定位方法一般是通過長時間記錄的多通道腦電信號，根據(jù)腦電數(shù)據(jù)，從中提取相關特征來確定腦源可能區(qū)域，這些特征包括在時域上波形特征、頻域上的功率值(如文獻Michel CM, Murray M, Lantz G, Gonzalez S，Spinelli L, Grave de PeraltaR. EEG source imaging. Clin Neurophysiol 115，2004:2195-2222),或者利用分量分析技術(shù)(獨立分量分析或者主分量分析等)提取腦電信號特征分量，將各通道腦電信號對其貢獻值的大小作為特征(如文獻Y. Stern, M. Y. Neufeld, S. Kipervasser, A. Zilbersteinl, I.Fried, M. Teicher, E. Adi-Japha. Source localization of temporal lobe epilepsyusing PCA-L0RETA analysis on ictal EEG recordings.Journal of ClinicalNeurophysiology 26 (2), 2009:109-116)等。上述技術(shù)沒有從腦信息處理的基本原理出發(fā)設計方法，大部分算法是從信號處理的角度出發(fā)，沒有從本質(zhì)上描述腦信號處理的基本規(guī)律；另一方面，沒有考慮到信號的相位信息，沒有挖掘腦信號的相位在不同腦區(qū)之間的通信機制。目前的研究成果認為腦處理信息的主要機制是同步振蕩，主要是表示腦區(qū)通過一種固有的同步機制，才能集成處理更復雜的認知信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一準確的、自動的腦源定位方法及裝置，可以直接集成表達腦信息處理的振蕩同步過程，為腦認知科學研究提供新的信息，有助于深入研究腦功能與行為的關系。為了達到上述目標，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種自動腦源定位裝置，包括腦電信號采集設備，用于采集原始腦電信號；
A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬腦電信號準換成數(shù)字信號；腦電信號放大器，用于將腦電信號放大；還包括腦電信號處理器，腦電信號處理器首先將腦電信號分段；然后提取多通道腦電信號在指定頻段上的瞬時幅值和相位信息；然后確定指定頻段上兩兩通道間的同步強度；確定各指定頻段上的腦源定位矩陣；最后確定各通道與其它所有通道間平均同步強度；平均同步強度用來衡量該電極附近的大腦區(qū)域與其他區(qū)域間同步性的強弱，數(shù)值越大，則同步性越強，表示越有可能是腦源區(qū)域。腦電信號分段采用移動窗口技術(shù)進行分段處理。利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息。利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息具體步驟如下設定待考察的頻段為[fufH]，諧小波具有緊湊的頻域表示形式，其定義為
權(quán)利要求
1.ー種自動腦源定位裝置，包括 腦電信號采集設備，用于采集原始腦電信號； A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬腦電信號準換成數(shù)字信號； 腦電信號放大器，用于將腦電信號放大； 其特征在于，還包括腦電信號處理器，腦電信號處理器首先將腦電信號分段；然后提取多通道腦電信號在指定頻段上的瞬時幅值和相位信息；然后確定指定頻段上兩兩通道間的同步強度；確定各指定頻段上的腦源定位矩陣；最后確定各通道與其它所有通道間平均同步強度；平均同步強度用來衡量該電極附近的大腦區(qū)域與其他區(qū)域間同步性的強弱，數(shù)值越大，則同步性越強，表示越有可能是腦源區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種自動腦源定位裝置，其特征在于，腦電信號分段采用移動窗ロ技術(shù)進行分段處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種自動腦源定位裝置，其特征在于，利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種自動腦源定位裝置，其特征在于，利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息具體步驟如下設定待考察的頻段為[fL，fH]， 諧小波具有緊湊的頻域表示形式，其定義為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種自動腦源定位裝置，其特征在于，確定指定頻段上兩兩通道間的同步強度的具體步驟如下設定計算同步強度的兩個通道分別為EEGi (t)和EEGj (t)，i, j=l, 2，……，L; i關j，相應的瞬時幅值Ai (t) 'Aj⑴和相位信息於(0、(PjH)，那么相位差定義為定義相位同步強度因子
6.ー種自動腦源定位方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)腦電信號分段； (2)提取多通道腦電信號在指定頻段上的瞬時幅值和相位信息； (3)確定指定頻段上兩兩通道間的同步強度； (4)確定各指定頻段上的腦源定位矩陣； (5)確定各通道與其它所有通道間平均同步強度；平均同步強度用來衡量該電極附近的大腦區(qū)域與其他區(qū)域間同步性的強弱，數(shù)值越大，則同步性越強，表示越有可能是腦源區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種自動腦源定位方法，其特征在于，所述步驟(I)中腦電信號分段，采用移動窗ロ技術(shù)進行分段處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種自動腦源定位方法，其特征在于，所述步驟(2)中利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種自動腦源定位方法，其特征在干，利用諧小波變換提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息具體步驟如下設定待考察的頻段為[fu fH]， 諧小波具有緊湊的頻域表示形式，其定義為
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種自動腦源定位方法，其特征在于，步驟(3)中確定指定頻段上兩兩通道間的同步強度的具體步驟如下設定計算同步強度的兩個通道分別為EEGi⑴和EEGj (t)，i，j=l，2，……，L; iデj，相應的瞬時幅值Ai (t)、Aj⑴和相位信息
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動腦源定位方法及裝置。針對多通道腦電信號，首先利用移動窗技術(shù)對其進行分段；接著對于每段數(shù)據(jù)，利用諧小波變換，提取指定頻段上的瞬時幅值和相位信息；然后基于同步技術(shù)，計算指定頻段上兩兩通道間的同步；最后將各分段上的同步信息整合，并得到各通道腦電信號的同步性大小，據(jù)此確定腦源位置。本發(fā)明提供了一自動的腦源定位方法及裝置，可以幫助研究人員快速確定腦源，理解腦源與行為的關系提供客觀依據(jù)。
文檔編號A61B5/0476GK102783946SQ20121029645
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者張旭光, 李小俚, 李段, 梁振虎, 閆佳慶 申請人:湖州康普醫(yī)療器械科技有限公司