[发明专利]基于脑电分析的人体电流感觉阀值客观测量方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学仪器，尤其涉及一种基于脑电分析的人体电流感觉阀值客观测量方法和系统。

背景技术

人体对外界的感受是由感受器感觉，然后经由神经纤维传导至神经中枢系统-大脑来完成。人体皮肤的不同感觉，例如触压、振动、冷、热、痛觉等，分别由不同的感受器感受、并由不同直径的外周神经纤维传导，人体对加热信号的感受主要由最纤细的无髓鞘神C纤维来传导，感受到的致冷信号由最小的有鞘神经Aδ纤维来传导，而震动信号则由较大的有鞘神经Aβ纤维来传导。临床实验表明，5Hz，250Hz，2000Hz的正弦交流电刺激引起得神经冲动分别由三种大小的神经传导：最纤细的无髓鞘神经C纤维、较小的有鞘神经Aδ维和较大的有鞘神经Aβ维。由于这些神经分别对应着不同的感觉模式，因此，用以上频率的正弦交流电流作为刺激，可以分别评价人体这几种模式的感觉灵敏程度。

脑诱发电位是中枢神经系统在感受外界或内在刺激过程中产生的生物电活动，体感诱发电位可以用于判断体感刺激是否被大脑所感知。

中国专利申请03109874.6公开了一种人体电流感觉客观定量系统及其测量方法，以测量采用对受试者和操作者双盲的方式，由微电脑控制的电流刺激器以定量电流刺激受试者，受试者根据声光提示，将自己对刺激的主观感受由病人控制单元输入，测量系统内的微处理器系统根据受试者的输入信号，按照一种生理心理的滤波演算法，决定是否得出受试者的电流感觉阀值或给予下一次刺激以及下一次刺激的强度，经多次刺激，受试者相应过程后，人体电流感觉客观定量测试系统计算显示出受试者的神经电流感觉阀值。

但是现有技术中人体电流感觉客观定量系统及其测量方法需要受试者对刺激做出主观判断，这就使得测量带有很强的主观意识，致使准确性低，测试效率不高。

发明内容

本发明提供一种测试结果精确、效率高的基于脑电分析的人体电流感觉阀值客观测量方法及系统。

一种基于脑电(EEG)分析的人体电流感觉阀值客观测量方法，包括以下步骤：

(1)建立模式识别算法：

多次给予受试者一个超过阈值电流的电刺激，同步记录受试者脑电信号，并进行叠加，取得电刺激引起的事件诱发电位；

在没有电流刺激条件下记录受试者脑电信号，并进行叠加取得平均脑电信号；

以电刺激诱发电位和无刺激条件下的平均脑电信号作为两类信号的模板，训练建立模式识别算法；

训练建立模式识别算法具体过程为(参见图2)，脑电信号首先经过一个3Hz的低通滤波器生成一个时间序列X；然后分别计算X与有刺激脑电模板和无刺激脑电模板的欧几里德距离X1和X2，并由X1和X2组成该脑电信号片段的特征向量；对电刺激条件下和没有电流刺激条件下的每一个脑电片均计算其特征向量，组成训练特征向量集，然后根据所采用的不同模式识别算法(如人工神经网络，支持向量机等)训练模式识别算法，从而建立有效的模式识别算法。

多次给予受试者一个超过阈值电流的电刺激中，所述的阈值电流最初一般通过经验或本领域常识确定，一般0.3～3mA左右。

(2)多次给予受试者不同强度电流刺激，记录受试者的脑电信号。

所述的不同强度电流，电流强度为0～10mA，在这里给予受试者不同强度电流刺激次数并没有严格限制，但为了提高测量精度一般次数为5～30次。次数过少难以取得合适的测量精度，过多时会引起受试者的感觉疲劳，无法提高测量精度。

(3)分析脑电信号，判断受试者是否感觉到电流刺激：

用步骤(1)得到的模式识别算法对步骤(2)记录的受试者脑电信号进行模式识别，将受试者脑电信号分为无刺激条件下的脑电信号和有电刺激条件下的脑电信号；

如果识别结果是属于无电刺激条件下的脑电信号，认为受试者没有感觉到电流刺激；

如果识别结果是属于有电刺激条件下的脑电信号，则认为受试者感觉到了电流刺激。

(4)利用步骤(3)的结果计算受试者的电流刺激感觉阀值。

计算受试者的电流刺激感觉阀值是可以采用极限法、恒定刺激法或其衍生方法计算。

所述的极限法即将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈值的位置；

所述的恒定刺激法即设定几个特定刺激值，每个刺激随机呈现多次，根据刺激变量引起某中反应的次数的分布求得阈值。