[发明专利]一种核磁下脑电噪声处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种噪声处理方法，特别是涉及一种核磁下脑电噪声处理方法。

背景技术

随着核磁兼容脑电采集技术的发展与成熟，同步记录脑电与功能核磁共振信号，并进行联合分析的方法在神经科学研究与临床上得到了广泛的应用。由于核磁共振强磁场环境会给脑电信号带来极强的电磁干扰，如何避免这些干扰对脑电信号的影响，是该技术所面临的最大挑战。

核磁环境所引入的噪声分为两类：梯度场噪声和心脏搏动噪声。梯度场噪声由核磁共振扫描过程中梯度场变化在脑电上所产生的噪声，由于噪声波形在每个核磁扫描周期之间变化不大，可以将每个扫描周期的噪声波形叠加平均作为噪声模板，利用自适应伪迹相减的方法去除。心脏搏动噪声是由于心脏搏动造成血管的运动，导致靠近血管的脑电电极在强磁场内运动所产生的伪迹。由于心脏每次搏动的强度与时间都有所变化，心脏搏动噪声在每个心动周期之间虽具有一定的重复性，但也存在较大的变动。同时心脏搏动噪声的时间过程和空间分布与脑电信号十分相似，这给噪声的去除带来了很大的挑战。目前广泛应用的去除心脏搏动噪声的方法为按照心动周期对噪声进行叠加平均作为噪声模板，并相减去除；另外也有利用心脏搏动噪声在空间分布上的特点，利用独立成分分析的方法提取噪声成分并去除。

总而言之，目前处理同步记录核磁脑电噪声的方法，都是在得到包含噪声的原始信号后，通过信号处理的方法识别噪声成分，并将其从原始信号中去除。这样的方法存在以下两个主要问题：

1.在噪声波形变动性较大时效果不佳。例如在心脏搏动噪声在每个心动周期之间存在着一定的差异，很难利用一个统一的噪声模板将其去除。

2.容易在去除噪声的同时丢失一定的脑电成分。例如在利用空间分布特征提取并去除心脏搏动噪声时，会将具有类似空间分布特征的脑电成分也一应去除，对之后的脑电分析噪声影响。

由于以上问题的存在，影响了噪声处理的效果，对之后的脑电分析造成了很大的影响。

发明内容

本发明针对目前核磁下脑电采集过程中的噪声问题，提出了一套噪声采集与处理方案。本发明对核磁兼容脑电采集系统的采集电极做了改进，使其能够采集不包含脑电的梯度场与心脏搏动噪声，并通过特定的信号处理方法，将噪声从包含脑电的原始信号中去除。

解决上述问题的技术方案为：一种核磁下脑电噪声处理方法：

参考电极的一端通过导电膏与人脑相连接，所述参考电极另一端接入第一差分放大器的一端，信号电极的一端通过导电膏与人脑相连接，所述信号电极另一端接入第一差分放大器的另一端，采集得到带有干扰信号的脑电信号；

模拟参考电极一端与模拟阻抗相连接，所述模拟参考电极另一端连接到第二差分放大器，模拟信号电极一端与模拟阻抗相连接，所述模拟信号电极另一端连接到第二差分放大器，采集得到干扰信号；

从所述带有干扰信号的脑电信号中去除所述干扰信号即得到理想脑电信号；

所述参考电极与所述模拟参考电极电气绝缘，所述信号电极与所述模拟信号电极电气绝缘。

所述带有干扰信号的脑电信号采集与所述干扰信号的采集同时进行。

将采集到的脑电信号、干扰信号输入到自适应滤波器中，得到滤波效果理想的脑电信号。

所述第一差分放大器与所述第二差分放大器的参数一致。

所述参考电极与所述模拟参考电极相连接，所述信号电极与所述模拟信号电极相连接。

本发明的优点在于能够实现实时准确采集噪声模板，解决了之前利用信号处理方法所估计的噪声模型不准确的问题；噪声处理算法可实时输出处理后结果，可直接显示无噪声的脑电信号，便于实时观测实验情况。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为核磁下脑电噪声产生机制原理图；

图2为本发明原理图；

图3为自适应滤波器去除噪声原理图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

参见图1-3所示，本发明提供一种核磁下脑电噪声处理方法：参考电极的一端通过导电膏与人脑相连接，参考电极另一端接入第一差分放大器的一端，信号电极的一端通过导电膏与人脑相连接，信号电极另一端接入第一差分放大器的另一端，采集得到带有干扰信号的脑电信号；

模拟参考电极一端与模拟阻抗相连接，模拟参考电极另一端连接到第二差分放大器，模拟信号电极一端与模拟阻抗相连接，模拟信号电极另一端连接到第二差分放大器，采集得到干扰信号；