专利名称：脑卒中后抑郁症psd患者脑电特征提取方法
技术领域：
本发明涉及医疗康复器械，尤其涉及医疗康复器械中采用的脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法。
背景技术：
脑卒中又称脑中风，是全球范围内仅次于冠心病和癌症的第三位死亡原因，占所有死亡原因的12%。在我国，中风是目前致残率第一、致死率第二的疾病。随着脑卒中发病率的明显上升，由此产生的精神问题也日益增多。脑卒中后抑郁英文简称PSD，PSD作为脑卒中的并发症之一，严重威胁着人们的身心健康，给社会和家庭带来极大的经济负担和精神负担，也因此受到了越来越多研究学者的关注。对PSD的诊断目前尚无统一标准，国内外学者基本采用了功能性抑郁症的各种诊断标准、量表。诊断标准有国外的DSM(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) III—R、DSM IV及国内普遍米用的CCMD-3 (中国精神疾病诊断标准)。应用比较普遍的诊断量表有Hamilton抑郁症量表、老年抑郁症量表等。但由于脑卒中后患者存在认知障碍，意识障碍，语言障碍及其他方面的原因，一些患者无法准确描述自己各种情绪的改变，甚至需要陪侍代诉，从而影响了医生对病情的全面、准确掌握和治疗，这使得PSD存在较高的误诊漏诊率。因此找到一种客观的评价PSD的方法是非常必要的。EEG信号是通过头皮电极记录下来的脑细胞群自发性、节律性电活动。大脑功能状态的脑电图学具有安全、方便、廉价、无创的特点，有良好的时间分辨率，可实时地、动态地观察脑功能变化情况，目前很多EEG的特点已经得到临床诊断医生的认可。PSD患者EEG信号在节律、波形幅度和功率谱等参数中存在着不同于健康人的特征，因此我们有必要对其进行分析与处理，以利于我们对PSD的研究和临床诊断。研究表明，抑郁症患者EEG信号α频带存在左右半球间的功率谱不对称性，且抑郁症患者EEG信号频谱不对称性(高频段和低频段)与抑郁的严重程度相关。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，客观检测脑卒中后患者有无抑郁症状并对抑郁严重程度进行分级，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，包括如下步骤脑电信号的采集、数据预处理、功率谱不对称性参数提取、分类识别；其中功率谱不对称性参数提取包括α频段半球间不对称性参数IHAI和高低频段频谱不对称性参数SASI提取过程。脑电信号采集具体步骤为脑电信号的采集设备使用NicoletOne 32通道数字视频脑电图仪，电极的位置按照国际标准导联10-20电极系统安放，记录16导头皮脑电信号，Fpl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6为16导电极，电极Cz作为参考电极，前额作为参考地，采样率为250Hz，滤波通带为O. 5Hz 70Hz，电极阻抗小于IOK Ω ;采集静息状态下的脑电信号，采集环境要求远离强大的静电场和电磁场，采集室暗光，并保持采集环境的安静；采集过程中要求被采集者安静闭目，心情放松，记录5min脑电数据。数据预处理具体步骤为首先对信号进行O. 5Hz^48Hz带通滤波，其次用主成分分析PCA的方法去除眼电和肌电干扰。功率谱不对称性参数提取具体步骤为α频段半球间不对称性参数IHAI提取α频段半球间不对称性参数计算在左右半球对应的脑区间进行，16导联EEG信号可得到 8 个对应的 IHAI 值 Fpl-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、01-02、F7-F8、T3-T4、T5-T6，计 算步骤如下(I)用平均周期图法计算预处理后EEG信号每一导联的功率谱密度Sm，即m导联的功率谱密度。(2)计算左右半球α频段的相对功率值 左半球α频段相对功率值
权利要求
1.一种脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，其特征是，包括如下步骤脑电信号的采集、数据预处理、功率谱不对称性参数提取、分类识别；其中功率谱不对称性参数提取包括α频段半球间不对称性参数IHAI和高低频段频谱不对称性参数SASI提取过程。
2.如权利要求I所述的脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，其特征是，脑电信号采集具体步骤为 脑电信号的采集设备使用NicoletOne 32通道数字视频脑电图仪，电极的位置按照国际标准导联10-20电极系统安放，记录16导头皮脑电信号，Fpl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6为16导电极，电极Cz作为参考电极，前额作为参考地，采样率为250Hz，滤波通带为O. 5Hz 70Hz，电极阻抗小于IOK Ω ;采集静息状态下的脑电信号，采集环境要求远离强大的静电场和电磁场，采集室暗光，并保持采集环境的安静；采集过程中要求被采集者安静闭目，心情放松，记录5min脑电数据。
3.如权利要求I所述的脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，其特征是，数据预处理具体步骤为首先对信号进行O. 5Hz^48Hz带通滤波，其次用主成分分析PCA的方法去除眼电和肌电干扰。
4.如权利要求I所述的脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，其特征是，功率谱 不对称性参数提取具体步骤为 α频段半球间不对称性参数IHAI提取 IHAI计算在左右半球对应的脑区间进行，16导联EEG信号可得到8个对应的IHAI值Fpl-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、01-02、F7-F8、T3-T4、T5-T6，计算步骤如下 (1)用平均周期图法计算预处理后EEG信号每一导联的功率谱密度Sm，即m导联的功率谱密度； (2)计算左右半球α频段的相对功率值y/=腿 左半球α频段相对功率值# =^，SLm为左半球导联的功率谱密度； 右半球a频段相对功率值=^，SKm为右半球导联的功率谱密度； (3)计算α频段左右半球间不对称性参数IHAI值禪! ； 高低频段频谱不对称性参数SASI的提取 低频段选取4Hz,高频段选取24Hz,具体计算步骤如下 (1)用平均周期图法计算预处理后EEG信号每一导联的功率谱密度Sm，即m导联的功率谱密度； (2)计算高低频段的边缘频率 首先，找出α频段即8 13Hz功率谱密度最大的频率值fmax，对fmax土BHz，B=2，频带的功率谱密度曲线作抛物线拟合，将拟合后抛物线顶点处的频率作为中间频段的中心频率fc，低频段的两个边缘频率为Fl=fc-B-4，F2=fc-B，单位Hz ； 高频段的两个边缘频率为F3=fc+B, F4=fc+B+24,单位Hz ；(3)计算高低频段的功率值 低频段功率值巧
5.如权利要求I所述的脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，其特征是，分类识别具体步骤为将8个IHAI值以及16个SASI值作为特征向量，输入到双层结构的SVM融合网络中进行模式识别经过第一层SVM网络，对抑郁和非抑郁患者进行分类识别；经过第二层SVM网络对抑郁症患者抑郁程度进行分类，识别出轻度、中度、重度患者。
全文摘要
本发明涉及医疗康复器械。为客观检测脑卒中后患者有无抑郁症状并对抑郁严重程度进行分级，脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，包括如下步骤脑电信号的采集、数据预处理、功率谱不对称性参数提取、分类识别；其中功率谱不对称性参数提取包括α频段半球间不对称性参数IHAI和高低频段频谱不对称性参数SASI提取过程。本发明主要应用于医疗康复器械的设计制造。
文档编号A61B5/0476GK102824171SQ20121024545
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者王春方, 张力新, 孙长城, 明东, 綦宏志, 万柏坤 申请人:天津大学