[发明专利]基于心率变异分析的注意力集中程度的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，涉及医学信息处理，具体地说是一种通过提取人体心率变异HRV信号并进行信号处理和聚类分析，以最终完成注意力集中程度的判断。本发明可用于对少年儿童或成人进行注意力是否集中的定量判定，也为医学临床确诊注意缺陷障碍症ADD或定量评价医治效果提供依据。

背景技术

注意力集中是正常学习和工作的重要前提，但部分人不能有效控制自己的注意力。少年儿童时期最常见的行为障碍性疾病ADD就是一个典型例子。一般认为，ADD是一种介于心理与生理交叉领域的疾病，也称身心疾病，以主动注意的选择性和稳定性差、易冲动和易分心为主要特征。目前临床上对ADD的诊断主要靠医师听取家长的口述来主观决定患者的病情。近年来，一些客观评定注意集中程度或ADD的设备已陆续开始研制，如申请号为00218646.2、200420021337.2和200310109026.1的专利文献均公开了评定注意状态或ADD的有关仪器，但这些装置都是在短时间内测试，通过视觉追踪目标光点运动测定眼角膜和视网膜间的电信号反应曲线，将测定的曲线与标准参考曲线进行比较，根据偏离程度确定患者的病种和程度。由于存在注意力调控缺陷的人或ADD患者在短时间内注意力完全可能集中，特别是在看到自己感兴趣的东西时，注意力短时间内还可能相当集中，所以，上述测定方法的生理依据并不可靠，这也是上述专利产品难以为临床医师接受的主要原因。

近年来通过脑电图分析提取注意状态的研究多了起来，比较典型的报道包括燕南、王珏、魏娜等的发表的“基于样本熵的注意力相关脑电特征信息提取与分类”，见西安交通大学学报2007年1237-1241页；Gleb V.、Tcheslavski A.A.等发表的“Phasesynchrony and coherence analyses of EEG as tools to discriminate between children withand without attention deficit disorder”，见Biomedical Signal Processing and Control期刊2006年151-161页等。另外，申请号为200710017810.8的专利文献记载的方法也属于这一类。这些基于脑电图分析提取注意状态的方法存在以下几个方面的缺陷，限制了其在临床上的广泛应用。

(1)脑电信号微弱，各种干扰对信号的影响非常显著，另外，多种因素如心理状态、神经精神疾病、血压甚至眼睛的闭合都会影响脑电图的波形，脑电图的有效分析方法都还在探索之中，基于脑电分析的注意测量方法的准确性还待验证。

(2)测试时在人头部放置多个电极非常不便，为了测量准确常要求剃去部分头发，电极导电膏的使用使得测试完毕需要立即洗头，非常麻烦。

(3)脑电放大装置价格不菲，这使得基于脑电分析的注意测量和反馈矫治仪器价格较高，难以进入家庭用户。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种使用简便，价格低廉的基于心率变异分析的注意力集中程度的检测装置及方法，以提高检测信号的强度，实现准确的判断注意力集中程度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一.技术原理

过去人们通常认为，心脏最主要的功能是泵血，其作用过程是受大脑控制的，心脏对大脑几乎没有什么支配作用。然而，近年来，一系列的研究表明，心脑之间是交互作用的。由美国Andrew Armour和Jeffrey Ardell教授主编的《Basic and ClinicalNeurocardiology》一书(牛津大学出版社2004年出版)全面介绍了心脏对神经系统功能的影响以及中枢神经或外周神经在调节心脏功能中的作用。

美国心脏数理研究院(Institute of HeartMath，www.heartmath.org)的研究表明，心脑之间的信息交流是双向、动态的，一方持续不断地对另一方施加影响。心脏向大脑传递信息的方式主要有4种：神经冲动的传递、通过激素和神经递质、通过压力波和通过电磁场的交互作用，其中心脏电磁场在信息传递过程中扮演着举足轻重的作用。研究结果发现，心脏磁场在强度上是大脑磁场的5000倍左右，心脏磁场在人体周围各个方向几步开外的距离内都可以用基于SQUID方法的电磁计探测到，心脏电磁场向大脑传递的信息不仅影响大脑的活动还能影响大脑工作的效率。同样，心脏的工作状态也间接反映了大脑的调控机制与能力。