[发明专利]一种脑电信号中眼电伪迹的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物信息技术领域，特别涉及脑电信号的采集与预处理技术。

背景技术

脑电图因其具有无创、高时间分辨率、能反映大尺度的神经电活动等特点，在脑功能研究与诊断中具有十分重要的地位。但是由于脑电信号只有微伏量级，特别容易受到心电、肌电及眼电信号(眼电伪迹)的干扰。在这些干扰信号中，眼电信号是干扰脑电的主要信号源，眼电信号能够改变脑电的头表电位分布，破坏实际脑电，尤其是眼睛附近区域的脑电信号特征。这给阅读和分析脑电信号带来了很大的困难。脑电信号中的眼电伪迹去除不仅是认知神经科学研究中关心的问题，在实际临床应用中也是十分重要的。

自从脑电信号应用于研究人类大脑，就出现了多种去除眼电伪迹的方法。研究者主要通过实验控制减少眼电伪迹和数字信号处理方法去除眼电伪迹。

采用实验控制方法(Hillyard SA，Gallambos R，Eye movement artifact in the CNV.Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1970，28：173-182)减少眼电伪迹时，要求被试目光必须注视眼前图像中的“+”字形符号，来达到限制眼动的目的。但是此方法只能部分限制眼动，并不能解决眨眼带来的眼电伪迹；同时由于“+”字的出现，引入了新的变量，给被试带来新的任务，部分改变了认知实验中实验设计者的初衷。另一种处理方法是要求被试在实验过程中闭眼(Toole DM，Iacono WG，An evaluation of different techniques for removing eye blinkrelated artifact from the visual evoked response recordings.Psychophysiology，1987，24：487-497)，此类方法虽然可以解决眨眼带来的伪迹，但是不能克服慢速眼动带来的眼电伪迹，并且此类方法不能用于与视觉有关的实验。同时由于闭眼可能会使α波幅度增强带来新的伪迹(干扰)。

采用设立阈值的方法(Electrical Geodesics，Inc.，Net Station Waveform Tools TechnicalManual.S-MAN-200-WFTR-001，2003)去除眼电伪迹时，将超过阈值的信号整体丢弃以达到去除眼电伪迹的目的。此类方法是基于眼电信号的幅度远远高于脑电信号幅度的假设。此类方法的弊端是，由于眼电信号是经常出现在脑电信号中的，所以如果将此类信号丢弃将导致大量脑电信号的缺失和不连续。此类方法还有阈值选择的问题，如果阈值选择过高，将使有些微小的眼动信号没有被检测出从而伪迹没有完全去除，如果阈值设立的过低将使大量的有用信号丢失。

采用回归方法(Girton DG，Kamiya J，Simple on line technique for removing eye-movementartifacts from the EEG，Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1973，34：212-216)去除眼电伪迹时，此类方法是通过计算得到眼电信号在每个头表电极处的衰减因子，然后将采集到的每一导联脑电信号减去衰减因子乘以对应的眼电信号，就得到去除了眼电伪迹的脑电信号。此类方法是基于大量观测带有眼电信号的脑电信号后发现，眼电信号在头部传播的衰减与头表电极到眼部的距离有关。例如眼电信号传播到Fz电极处衰减了80％，传播到枕部电极大约衰减了95％。但是这种方法只考虑到眼电信号向头部电极的传播，没有考虑到脑电信号向眼部传播，所以用此类方法进行眼电伪迹处理会把有用的脑电信号去除掉。