[发明专利]一种脑电记录参考转换装置及其转换方法

说明书

技术领域

本发明属于生物信息技术领域，具体涉及一种脑电参考电极的转换装置及其转换方法。

背景技术

脑电主要通过测量脑内神经电活动在头表产生的电磁场来研究大脑信息处理过程中的电生理活动，通常采用极性、头皮区域、频谱、潜伏期和电压幅度等特性来描述反映不同神经源活动的各种特定脑电成分。为准确测量脑电成分的这些特性，最理想的情况是选择电位不活动电极为参考进行测量。但实际中只能检测电位差，因此在头皮记录测量过程中不可避免地要设定参考电极。常见参考电极有两类：一类是单极导联模式，即选定一个公共电极作为其余电极的参考进行脑电记录；另一类是多极导联模式，如图1所示，它可以是分别以左右耳为参考的记录(两个参考电极)(左图)，或者以相邻电极作参考进行的记录(多个参考电极)(右图)。

在实际的单极导联模式采集过程中，常选择鼻尖、颈部、肩部、耳垂等离头部较远的位置作参考。为避免心电、肌电、体动等干扰，也有选择头顶作参考的。无论头部参考电极(如头顶、乳突)或非头部参考电极(如耳垂、颈部)或平均参考(头部全部电极的平均)等，都会对记录产生一定的影响(尧德中.脑功能探测的电学理论与方法.科学出版社.2003，4.)。已有对比研究发现，上述这些参考都会引入非零的参考电极影响，为此，尧德中发展了一种方法(REST-reference electrode standardization technique)，可以将基于这些参考的脑电记录转化为近似零参考(相当于参考点位于无穷远点)的理想记录(Yao D.A method to standardize a reference of scalp EEG recordings to a point at infinite.Physiological Measurement.2001，22：693－711.)。但是，该方法主要解决了以单电极为参考的脑电记录的标准化问题，而在临床检测中常采用多极参考(如图1例示)，故上述方法不能直接引入到临床脑电数据的研究中。临床脑电检测采用多极参考的最大不足在于：一旦采集完成，采用不同参考电极所获得的数据，虽然都来自同一个大脑，却成了无法关联的“孤岛”，因为目前尚无相关技术能够再将其转化为共用参考，严重影响了数据的后续深入分析。由于左右耳参考等多极参考在临床脑电检测中较为常见，已经积累了大量的数据，因此实现左右耳参考向其它参考的转换，可以盘活这些存量数据，对脑电研究具有重要意义。

发明内容

为解决上述背景技术存在的缺陷，本发明提供一种转换脑电记录的左右耳参考为无穷远参考的装置。本发明基于以下两点事实：(1)特定参考电极的选择不会改变源和头皮电位之间的理论联系(Yao D.A method to standardize a reference of scalp EEG recordings to a point at infinite.Physiological Measurement.2001，22：693－711；尧德中.脑功能探测的电学理论与方法.科学出版社.2003，4.)；(2)由于大脑内部的真实源和它们的等效分布源会产生相同的头皮电位，故以无限远点为参考电极的电位可以借助真实源的等效分布源近似重建出来，而等效分布源则可以从以头表某点或某几个点为参考电极的实际记录中重建出来。

本发明依据转换前后的电位都是由脑内的实际神经活动源或它们的等效分布源所产生的这一物理事实，据此设计了转换装置把转换前后的电位通过共同的物理源联系起来，本发明具体采用如下技术方案：

一种脑电记录参考转换装置，该装置可将以左、右耳为参考的脑电记录转换成为以无穷远处为参考的脑电记录，包括脑电采集模块、头部影像信息处理模块、脑电源模型输入模块、脑电参考转换模块及脑电信号显示模块。所述头部影像信息处理模块用于对大脑源功能区的影像进行网格剖分、对解空间网格进行编号，由此建立待测头部模型；所述脑电采集模块包括左、右耳参考电极和用于采集头表电位的采集电极；所述脑电采集模块、头部影像信息处理模块和脑电源模型输入模块的输出端均与脑电参考转换模块的输入端相连，并分别将采集到的脑电信号和所有电极的空间位置坐标、待测头部模型数据及脑电源模型数据输入到脑电参考转换模块；所述脑电信号输出模块与脑电参考转换模块的输出端相连，用于显示经转换后的以无穷远处为参考的脑电记录。