[发明专利]一种基于格兰杰因果性的脑电源定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脑电源定位方法。特别是涉及一种通过计算全脑每个导联与其他所有导联的因果性指标进行导联间源定位，统计能够作为其他导联的源的导联数目，并获得每个导联作为脑源区的可能性指标，实现全脑源定位的基于格兰杰因果性的脑电源定位方法。

背景技术

近年来，多种脑神经系统疾病(例如抑郁症、脑中风以及癫痫等)都呈现出发病率高、治愈困难以及死亡率高的特点，其中很重要的一个因素是病灶部位的不确定，不能从源头上根治疾病。脑源定位技术是通过测量特定的头表生理信息(如脑电、脑磁、脑血氧等)对脑内神经源的活动进行定位和跟踪的一种专业技术，对于病灶部位的确定、脑神经外科手术中特定区域的定位以及认知加工过程的探究具有重要意义。头皮脑电具有高时间分辨率的特点，可进行较长时间的无创伤采集，患者舒适度较高，且设备操作相对简单。基于头皮脑电的源定位技术能直接反应脑内神经活动源的位置强度和方向信息，并且可以在毫秒量级下的时间尺度上对神经活动源进行较长时间的跟踪，但由于脑电信号本身具有一定的复杂性和非平稳性，该技术在具体实现过程中还存在诸多难点。

目前已有的脑电源定位技术主要包括基于独立成分分析的盲源定位技术和基于脑内活动神经源稀疏性的迭代优化算法，两种算法在脑电源定位领域都显示出独特的优势，但其计算过程较复杂，计算量较大，所得的解往往具有不稳定性和非唯一性。

格兰杰因果性是探索脑电信息流向的常用方法，通过判断某导联是否能显著改善观测导联的线性回归预测误差，决定两导联间是否具有因果关系，进而确定导联间的信息流向。以往的格兰杰因果性分析尚未应用于脑电源定位，且源定位技术中尚未提出基于导联间信息流向的定位思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够在一定程度上改善脑电逆问题解的不稳定性和不唯一性，使脑内神经活动源能够被更加准确和快速地定位和追踪的基于格兰杰因果性的脑电源定位方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于格兰杰因果性的脑电源定位方法，包括如下阶段：

1)利用脑电采集设备记录多个导联的头皮脑电信号，并进行初步的预处理；

2)将每个导联分别作为观测导联，分别分析每个导联与其他导联间的格兰杰因果性，并根据因果性指标进行导联间源定位；

3)统计能够成为源的导联数目，计算每个能够成为源的导联作为全脑源区的可能性指标，实现全脑源定位。

阶段1)所述的初步的预处理，是为得到信噪比较高的脑电信号，对原始脑电信号进行变平均参考、带通滤波、50Hz陷波以及独立成分分析去眼电预处理操作，预处理之后的脑电信号表示为

X＝{X₁,X₂,……,X_N}

其中，N＝32，是头皮脑电导联数，每个导联的数据长度为n，则第j个导联的第k个数据点表示为X_jk，j＝1,2,……,N，k＝1,2,……,n。

阶段2)中所述的分析每个导联与其他导联间的格兰杰因果性，包括如下步骤：

(1)建立自回归模型，设X_j为观测导联，将观测导联X_j的第k个数据点的自回归模型表示为

Xjk=Σm=1la1jmXj(k-m)+ϵ1jk]]>

其中l为自回归模型窗宽，m＝1,2,……,l；a_1jm为自回归系数，ε_1jk为X_jk的自回归预测误差；