[发明专利]一种基于脑区信息交互的脑昏迷状态识别方法

说明书

本发明涉及一种基于脑区信息交互的脑昏迷状态识别方法。本发明根据10‑20系统标准选择前额左右脑对称的六个电极采集脑电信号，获取前额脑电信号后，对其进行预处理，然后分别计算delta,theta,alpha频段上所有通道间的相位同步值，进而计算出左右脑区跨脑区和脑区内相位同步指标，最后根据T时间内跨脑区和脑区间信息交互关系判断脑昏迷状态。本发明为昏迷状态判定提供了一种更为方便、准确、可靠的鲁棒性神经标记，可以作为医生临床昏迷状态诊断的重要参考依据。

技术领域

本发明涉及脑昏迷程度判定领域，具体涉及一种基于脑电相位同步分析技术从脑区信息交互的角度判断患者脑昏迷状态的方法。

背景技术

医学上，把昏迷程度分为浅昏迷、中度昏迷、深度昏迷和过度昏迷(脑死亡)，其中前三种昏迷是可逆的，而脑死亡是不可逆的。

过度昏迷是指全脑功能包括脑干功能的不可逆丧失，是判定机体生命终止的最可靠依据，目前已被世界上包括中国在内的100多个国家所接受。临床上，判断患者的脑昏迷程度是一项非常艰巨但却至关重要的任务。能够准确快速确诊脑昏迷状态对于病人家庭、医疗团队和潜在的器官接受者来说至关重要，这样不仅有助于防止给患者家庭带来巨大的悲伤和经济困扰，同时还为一些病人提供了获得器官移植的机会。但由于深度昏迷患者和过度昏迷患者的临床生理指标极为相似，造成其临床诊断非常困难。尽管大多数国家已经制定了相应的脑死判定标准，但存在耗时长、风险大、鲁棒性差等亟待解决的问题。并且当前大部分判定过程都需要确认患者是否尚存自主呼吸，需要在一定的时间内停止病人的呼吸机供氧，加上脑电的平坦测试需要重复确认，因此很可能耽误病人的有效治疗时间并涉及非常大的风险，对患者造成二次伤害。因此，如何安全、准确、快速的进行昏迷程度诊断和识别变成亟待解决的问题。

脑电图(EEG)因其具有成本低、时间分辨率高、采集无创等优势，已成为临床诊断大脑状态的最有效的辅助方法之一。目前已有很多研究证明，过度昏迷患者和深度昏迷患者的脑电信号在众多指标上都存在显著差异：如深度昏迷患者的脑电信号能量和信号复杂度等单通道指标要显著高于过度昏迷患者；另外不管是从脑功能网络和脑效应网络分析结果来看，深度昏迷患者也都存在比过度昏迷患者显著更多的信息交互。这些研究结果表明基于脑电信号进行脑昏迷程度判定的可行性。但是这些研究结果只是指出了两类患者的脑电信号特征存在显著差异，缺乏明确的阈值和判定规则，只能为医生提供基本参考，无法作为临床性指标。

发明内容

针对现有技术的不足，基于相位同步脑功能网络分析方法，通过对患者前额左右半脑跨脑区和脑区内的信息交互关系进行分析和比较，本发明提出在低频段(delta,theta和alpha)深度昏迷患者跨脑区相位同步指标要显著高于脑区内指标值，并具有相当的稳定性，而过度昏迷患者则没有这种现象，呈现出混乱状态，这种现象为昏迷状态判定提供了一种更为方便、准确、可靠的鲁棒性神经标记，可以作为医生临床昏迷状态诊断的重要参考依据。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

首先采集脑昏迷患者头皮脑电信号。由于患者处于昏迷状态，不能轻易移动，出于安全性和方便性考虑，本方案根据10-20系统标准选择前额左右脑对称的六个电极(Fp1，Fp2，F3，F4，F7和F8)采集脑电信号。获取前额脑电信号后，对其进行预处理，以去除信号中的噪声和干扰，然后分别计算delta,theta,alpha频段上所有通道间的相位同步值，进而计算出左右脑区跨脑区和脑区内相位同步指标，以表征患者大脑信息交互情况。最后根据T时间内(T为人为设定时间，一般大于30min)，跨脑区和脑区间信息交互关系的比较观察，给出患者昏迷状态判定诊断建议。

具体实施步骤如下：

步骤1、脑电信号采集。

采集患者前额六个电极(Fp1，Fp2，F3，F4，F7和F8)的头皮脑电信号，并且将A1和A2两电极分别置于左右耳垂作为参考电极。

步骤2、脑电信号预处理。