[发明专利]一种基于单通道心脑信息耦合分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于单通道心脑信息耦合分析方法及系统。通过采集单通道心电信号和单通道脑电信号，对信号进行预处理操作；提取预处理后的心电信号中的R波，得到RR间期时间序列；对RR间期时间序列进行平均值滤波器和线性插值处理，得到第一心率变异性时间序列；对第一心率变异性时间序列进行三次样条插值，得到插值后的心率变异性时间序列；对插值后的心率变异性时间序列和第一脑电信号进行处理，得到第二心率变异性时间序列和第二脑电信号；根据第二心率变异性时间序列和第二脑电信号，计算相干性和交叉谱功率；根据相干性和交叉谱功率，得到耦合强度。本发明能够解决心电和脑电信号在耦合信息特征方面的提取。

技术领域

本发明涉及心脑信息耦合分析领域，特别是涉及一种基于单通道心脑信息耦合分析方法及系统。

背景技术

随着医学技术的快速发展，脑电心电信号等弱生理信号的采集技术越来越成熟，从这些弱生理信号中提取出相应特征，并将其用作医学方面的疾病诊断依据，将对医学方面的发展起到极大的推进作用。

当代人生活节奏加快，生活压力增加，导致越来越多的人出现健康方面的问题，当人体出现疾病时就需要对人体的身体生理信号进行检测，根据检测结果确定病因，其中脑电和心电信号是人体生理信号检测的重点。其实人体的生理信号在一定程度上是相互影响的，并且可以根据其联系，做出一系列的诊断。目前已经有许多基于心电信号或者脑电信号分析睡眠的方法，如文献《An Electrocardiogram-based Technique to Assess Cardiopulmonary Coupling During Sleep》中提出了一种心肺耦合技术在睡眠中的应用，文献《头皮脑电和上肢肌电耦合性研究》中提出一种头皮脑电和上肢肌电的耦合方法。虽然目前国内外研究中耦合方法较多，但是心脑信号之间的信息耦合算法却很少，而本发明提供一种新的基于单通道心脑信息耦合分析方法，并且其对睡眠、麻醉等状态的特征提取有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于单通道心脑信息耦合分析方法及系统，能够解决心电和脑电信号在耦合信息特征方面的提取，并对睡眠状态的准确分类提供了一个新的角度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于单通道心脑信息耦合分析方法，包括：

采集单通道心电信号和单通道脑电信号；

对所述单通道心电信号和所述单通道脑电信号进行预处理操作，得到第一心电信号和第一脑电信号；

提取所述第一心电信号中的R波，得到RR间期时间序列；

对所述RR间期时间序列进行平均值滤波器和线性插值处理，得到NN间期时间序列，所述NN间期时间序列为第一心率变异性时间序列；

对所述第一心率变异性时间序列进行三次样条插值，得到插值后的心率变异性时间序列；

对所述插值后的心率变异性时间序列和所述第一脑电信号进行重采样和汉宁窗处理，得到第二心率变异性时间序列和第二脑电信号；

根据所述第二心率变异性时间序列和所述第二脑电信号，计算所述第二脑电信号和所述第二心率变异性的相干性和交叉谱功率；

根据所述相干性和所述交叉谱功率，得到所述第二脑电信号和所述第二心率变异性在不同频段内的相干交叉功率，所述相干交叉功率为所述单通道心电信号和所述单通道脑电信号间的耦合强度。

可选的，所述对所述单通道心电信号和所述单通道脑电信号进行预处理操作，得到第一心电信号和第一脑电信号，具体包括：

对所述单通道心电信号和所述单通道脑电信号进行滤除工频干扰处理和基线漂移处理，得到第一心电信号和第一脑电信号。

可选的，所述提取所述第一心电信号中的R波，得到RR间期时间序列，具体包括：