腦卒中後抑鬱症psd患者腦電特徵提取方法
2023-06-26 09:29:26
專利名稱：腦卒中後抑鬱症psd患者腦電特徵提取方法
技術領域：
本發明涉及醫療康復器械，尤其涉及醫療康復器械中採用的腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法。
背景技術：
腦卒中又稱腦中風，是全球範圍內僅次於冠心病和癌症的第三位死亡原因，佔所有死亡原因的12%。在我國，中風是目前致殘率第一、致死率第二的疾病。隨著腦卒中發病率的明顯上升，由此產生的精神問題也日益增多。腦卒中後抑鬱英文簡稱PSD，PSD作為腦卒中的併發症之一，嚴重威脅著人們的身心健康，給社會和家庭帶來極大的經濟負擔和精神負擔，也因此受到了越來越多研究學者的關注。對PSD的診斷目前尚無統一標準，國內外學者基本採用了功能性抑鬱症的各種診斷標準、量表。診斷標準有國外的DSM(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) III—R、DSM IV及國內普遍米用的CCMD-3 (中國精神疾病診斷標準)。應用比較普遍的診斷量表有Hamilton抑鬱症量表、老年抑鬱症量表等。但由於腦卒中後患者存在認知障礙，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，從而影響了醫生對病情的全面、準確掌握和治療，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胞群自發性、節律性電活動。大腦功能狀態的腦電圖學具有安全、方便、廉價、無創的特點，有良好的時間解析度，可實時地、動態地觀察腦功能變化情況，目前很多EEG的特點已經得到臨床診斷醫生的認可。PSD患者EEG信號在節律、波形幅度和功率譜等參數中存在著不同於健康人的特徵，因此我們有必要對其進行分析與處理，以利於我們對PSD的研究和臨床診斷。研究表明，抑鬱症患者EEG信號α頻帶存在左右半球間的功率譜不對稱性，且抑鬱症患者EEG信號頻譜不對稱性(高頻段和低頻段)與抑鬱的嚴重程度相關。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足，客觀檢測腦卒中後患者有無抑鬱症狀並對抑鬱嚴重程度進行分級，為達到上述目的，本發明採取的技術方案是，腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，包括如下步驟腦電信號的採集、數據預處理、功率譜不對稱性參數提取、分類識別；其中功率譜不對稱性參數提取包括α頻段半球間不對稱性參數IHAI和高低頻段頻譜不對稱性參數SASI提取過程。腦電信號採集具體步驟為腦電信號的採集設備使用NicoletOne 32通道數字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標準導聯10-20電極系統安放，記錄16導頭皮腦電信號，Fpl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6為16導電極，電極Cz作為參考電極，前額作為參考地，採樣率為250Hz，濾波通帶為O. 5Hz 70Hz，電極阻抗小於IOK Ω ;採集靜息狀態下的腦電信號，採集環境要求遠離強大的靜電場和電磁場，採集室暗光，並保持採集環境的安靜；採集過程中要求被採集者安靜閉目，心情放鬆，記錄5min腦電數據。數據預處理具體步驟為首先對信號進行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幹擾。功率譜不對稱性參數提取具體步驟為α頻段半球間不對稱性參數IHAI提取α頻段半球間不對稱性參數計算在左右半球對應的腦區間進行，16導聯EEG信號可得到 8 個對應的 IHAI 值 Fpl-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、01-02、F7-F8、T3-T4、T5-T6，計 算步驟如下(I)用平均周期圖法計算預處理後EEG信號每一導聯的功率譜密度Sm，即m導聯的功率譜密度。(2)計算左右半球α頻段的相對功率值 左半球α頻段相對功率值
權利要求
1.一種腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，其特徵是，包括如下步驟腦電信號的採集、數據預處理、功率譜不對稱性參數提取、分類識別；其中功率譜不對稱性參數提取包括α頻段半球間不對稱性參數IHAI和高低頻段頻譜不對稱性參數SASI提取過程。
2.如權利要求I所述的腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，其特徵是，腦電信號採集具體步驟為 腦電信號的採集設備使用NicoletOne 32通道數字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標準導聯10-20電極系統安放，記錄16導頭皮腦電信號，Fpl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6為16導電極，電極Cz作為參考電極，前額作為參考地，採樣率為250Hz，濾波通帶為O. 5Hz 70Hz，電極阻抗小於IOK Ω ;採集靜息狀態下的腦電信號，採集環境要求遠離強大的靜電場和電磁場，採集室暗光，並保持採集環境的安靜；採集過程中要求被採集者安靜閉目，心情放鬆，記錄5min腦電數據。
3.如權利要求I所述的腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，其特徵是，數據預處理具體步驟為首先對信號進行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幹擾。
4.如權利要求I所述的腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，其特徵是，功率譜 不對稱性參數提取具體步驟為 α頻段半球間不對稱性參數IHAI提取 IHAI計算在左右半球對應的腦區間進行，16導聯EEG信號可得到8個對應的IHAI值Fpl-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、01-02、F7-F8、T3-T4、T5-T6，計算步驟如下 (1)用平均周期圖法計算預處理後EEG信號每一導聯的功率譜密度Sm，即m導聯的功率譜密度； (2)計算左右半球α頻段的相對功率值y/=腿 左半球α頻段相對功率值# =^，SLm為左半球導聯的功率譜密度； 右半球a頻段相對功率值=^，SKm為右半球導聯的功率譜密度； (3)計算α頻段左右半球間不對稱性參數IHAI值禪! ； 高低頻段頻譜不對稱性參數SASI的提取 低頻段選取4Hz,高頻段選取24Hz,具體計算步驟如下 (1)用平均周期圖法計算預處理後EEG信號每一導聯的功率譜密度Sm，即m導聯的功率譜密度； (2)計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，將擬合後拋物線頂點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，F2=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)計算高低頻段的功率值 低頻段功率值巧
5.如權利要求I所述的腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，其特徵是，分類識別具體步驟為將8個IHAI值以及16個SASI值作為特徵向量，輸入到雙層結構的SVM融合網絡中進行模式識別經過第一層SVM網絡，對抑鬱和非抑鬱患者進行分類識別；經過第二層SVM網絡對抑鬱症患者抑鬱程度進行分類，識別出輕度、中度、重度患者。
全文摘要
本發明涉及醫療康復器械。為客觀檢測腦卒中後患者有無抑鬱症狀並對抑鬱嚴重程度進行分級，腦卒中後抑鬱症PSD患者腦電特徵提取方法，包括如下步驟腦電信號的採集、數據預處理、功率譜不對稱性參數提取、分類識別；其中功率譜不對稱性參數提取包括α頻段半球間不對稱性參數IHAI和高低頻段頻譜不對稱性參數SASI提取過程。本發明主要應用於醫療康復器械的設計製造。
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 優先權日2012年7月16日
發明者王春方, 張力新, 孫長城, 明東, 綦宏志, 萬柏坤 申請人:天津大學