[发明专利]一种基于脑区信息交互的脑昏迷状态识别方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于脑区信息交互的脑昏迷状态识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：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、脑电信号预处理对步骤1所得的脑电信号进行预处理；步骤3、信号段长选择根据公式(1)计算获得delta(0.5‑4Hz)，theta(4‑8Hz)，alpha(8‑13Hz)三个频段的相应信号段长；L，C，S和F分别表示段长，周期数，采样率和频段；步骤4、相位锁定值计算；根据步骤3计算出的不同频段的段长，采用相位锁定值(PLV)计算delta，theta及alpha三个频段下每两个通道之间的相位同步关系，具体是：对连续时间通道x的信号x(t)，首先定义一个解析信号Z_x(t)：其中i为解析信号的虚部；为x(t)的希尔伯特变换，具体见公式(3)：其中P为柯西主值，t为时间变量，τ为时间窗口；A_x(t)和Φ_x(t)分别为信号x(t)的瞬时振幅以及瞬时相位，具体见公式(4)‑(5)：同样地，根据公式(2)、(5)分别计算获得通道y的信号y(t)的解析信号Z_y(t)和计算瞬时相位Φ_y(t)。；具体的PLV计算公式如下：PLV＝|＜exp(i{Φ_x(t)‑Φ_y(t)})＞|   公式(6)其中<.>表示时间上的均值，i同公式(2)的i；步骤5、脑区内/间相位同步指标计算；相位同步能够反应大脑不同区域间信息整合的相互关系，计算三类分脑区同步分析指标：I、跨脑区PS(Inter‑hemispheric phase synchronization，IHPS)指数为左右半脑之间9个通道的PLV均值，反映了左右脑区之间的信息交互；其中N表示跨脑区通道对的个数；II、左半脑PS(Left hemispheric phase synchronization，LHPS)指数为左半脑3个电极(Fp1、F3、F7)构成的3个通道之间的PLV均值，计算参考公式(7)，反映了左半脑内部的消息交互机制；III、右半脑PS(Right Hemispheric phase synchronization，RHPS)指数为右半脑3个电极(Fp2、F4、F8)构成的3个通道之间的PLV均值，计算参考公式(7)，反映了右半脑内部的信息交互机制；步骤6、脑昏迷状态识别；在T时间内，连续记录delta，theta及alpha三个低频段下IHPS，LHPS和RHPS指标，其中T为人为设定时间；如果IHPS均大于LHPS和RHPS的现象，则表示患者处于深度昏迷状态，应继续治疗；否则表现为混乱状态，则表示患者可能处于过度昏迷状态，应采取后续判定措施。