[发明专利]脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗康复器械，尤其涉及医疗康复器械中采用的脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法。

背景技术

脑卒中又称脑中风，是全球范围内仅次于冠心病和癌症的第三位死亡原因，占所有死亡原因的12%。在我国，中风是目前致残率第一、致死率第二的疾病。随着脑卒中发病率的明显上升，由此产生的精神问题也日益增多。脑卒中后抑郁英文简称PSD，PSD作为脑卒中的并发症之一,严重威胁着人们的身心健康，给社会和家庭带来极大的经济负担和精神负担，也因此受到了越来越多研究学者的关注。对PSD的诊断目前尚无统一标准，国内外学者基本采用了功能性抑郁症的各种诊断标准、量表。诊断标准有国外的DSM(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders)III—R、DSM IV及国内普遍采用的CCMD-3(中国精神疾病诊断标准)。应用比较普遍的诊断量表有Hamilton抑郁症量表、老年抑郁症量表等。但由于脑卒中后患者存在认知障碍，意识障碍，语言障碍及其他方面的原因，一些患者无法准确描述自己各种情绪的改变，甚至需要陪侍代诉，从而影响了医生对病情的全面、准确掌握和治疗，这使得PSD存在较高的误诊漏诊率。因此找到一种客观的评价PSD的方法是非常必要的。

EEG信号是通过头皮电极记录下来的脑细胞群自发性、节律性电活动。大脑功能状态的脑电图学具有安全、方便、廉价、无创的特点，有良好的时间分辨率，可实时地、动态地观察脑功能变化情况，目前很多EEG的特点已经得到临床诊断医生的认可。PSD患者EEG信号在节律、波形幅度和功率谱等参数中存在着不同于健康人的特征，因此我们有必要对其进行分析与处理，以利于我们对PSD的研究和临床诊断。研究表明，抑郁症患者EEG信号α频带存在左右半球间的功率谱不对称性，且抑郁症患者EEG信号频谱不对称性（高频段和低频段）与抑郁的严重程度相关。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，客观检测脑卒中后患者有无抑郁症状并对抑郁严重程度进行分级，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，脑卒中后抑郁症PSD患者脑电特征提取方法，包括如下步骤：脑电信号的采集、数据预处理、功率谱不对称性参数提取、分类识别；其中功率谱不对称性参数提取包括α频段半球间不对称性参数IHAI和高低频段频谱不对称性参数SASI提取过程。

脑电信号采集具体步骤为：

脑电信号的采集设备使用NicoletOne 32通道数字视频脑电图仪，电极的位置按照国际标准导联10-20电极系统安放，记录16导头皮脑电信号，Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6为16导电极，电极Cz作为参考电极，前额作为参考地，采样率为250Hz，滤波通带为0.5Hz~70Hz，电极阻抗小于10KΩ；采集静息状态下的脑电信号，采集环境要求远离强大的静电场和电磁场，采集室暗光，并保持采集环境的安静；采集过程中要求被采集者安静闭目，心情放松，记录5min脑电数据。

数据预处理具体步骤为：

首先对信号进行0.5Hz~48Hz带通滤波，其次用主成分分析PCA的方法去除眼电和肌电干扰。

功率谱不对称性参数提取具体步骤为：

α频段半球间不对称性参数IHAI提取：

α频段半球间不对称性参数计算在左右半球对应的脑区间进行，16导联EEG信号可得到8个对应的IHAI值Fp1-Fp2、F3-F4、C3-C4、P3-P4、O1-O2、F7-F8、T3-T4、T5-T6，计算步骤如下：

（1）用平均周期图法计算预处理后EEG信号每一导联的功率谱密度S_m,即m导联的功率谱密度。

（2）计算左右半球α频段的相对功率值

左半球α频段相对功率值(S_Lm为左半球导联的功率谱密度)

右半球α频段相对功率值(S_Rm为右半球导联的功率谱密度)

（3）计算α频段左右半球间不对称性参数IHAI值：

高低频段频谱不对称性参数SASI的提取：

低频段选取4Hz，高频段选取24Hz，具体计算步骤如下：

（1）用平均周期图法计算预处理后EEG信号每一导联的功率谱密度S_m，即m导联的功率谱密度。

（2）计算高低频段的边缘频率