[发明专利]一种用于经颅磁刺激大脑诱发脑电伪迹去除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脑电信号获取方法。特别是涉及一种用于经颅磁刺激大脑诱发脑电伪迹去除的方法。

背景技术

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)技术是现代脑科学研究中重要的一种技术手段。经颅磁刺激是利用时变磁场作用于大脑皮层产生感应电流改变皮层神经细胞的动作电位，从而影响脑内代谢和神经电活动的生物刺激技术。它具有无痛、无创、风险小、操作简单、能重复刺激等众多优点，为脑功能网络研究提供了一个新的方法和途径。

在人的头皮采集到的脑电信号叫做头皮脑电(electroencephalography，EEG)。EEG是一种观测脑的电活动的方法。EEG反映了大脑组织的电活动和大脑的功能状态，是了解人脑信息处理过程的一种极为重要的形式。EEG的研究可以了解脑活动机制和大脑的网络功能。

近年来，将TMS和EEG优点相结合的TMS-EEG技术被广泛应用在皮层反应、大脑振荡特性及大脑功能网络研究中。通过研究发现在TMS干预后几百毫秒时间内很难得到单纯反映脑神经活动机制的脑电信号，普遍存在着严重的伪迹问题，这就意味着，TMS线圈中每一次电流脉冲所产生的交变磁场，都会使刺激位置附近的EEG电极记录到一个幅度高且持续时间长的TMS放电伪迹。这种伪迹会严重影响EEG信号的研究，同时导致放大器的过载和饱和，损坏放大器。可见，想要揭示TMS对脑电活动的影响，去除伪迹便是首要任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够充分体现TMS在脑网络传递中作用的用于经颅磁刺激大脑诱发脑电伪迹去除的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种用于经颅磁刺激大脑诱发脑电伪迹去除的方法，包括：利用电场仿真或利用电场测量，通过标定磁刺激线圈产生感应电场的方法，确定脑电采集装置和磁刺激线圈相对应的最佳位置，检测并获取脑电信号。

当利用电场仿真时，通过标定磁刺激线圈产生感应电场的方法，确定脑电采集装置和磁刺激线圈相对应的最佳位置包括如下步骤：

1)按照半无界空间数学模型建立计算机仿真系统；

2)采用数值积分方法模拟磁刺激线圈在不同初始条件下产生的感应电场值，取积分区间分割的最小步长为10^-7，积分精度定为10^-9；

3)绘制三维空间分布特征曲线，绘制与线圈有设定间距的水平面上的各坐标点的感应电场值及各个位置的电场角度，标定以线圈中点为圆心，线圈下方1cm，以0.5cm为半径的圆上每45°的电场强度和方向，共标记8个点的电场强度和电场方向；

4)将脑电采集装置的信号采集电极、地电极和参比电极方向保持平行，导线方向也保持平行；

5)比较标记的8个点的电场大小，选择出8个点中电场最大的点x₀，将脑电电极线方向与x₀点电场方向保持垂直。

当利用电场测量时，通过标定磁刺激线圈产生感应电场的方法，确定脑电采集装置和磁刺激线圈相对应的最佳位置包括如下步骤：

1)在磁刺激线圈空间中建立三维空间结构为x，y，z方向，x方向代表线圈长轴方向，y方向代表短轴方向，z方向代表与线圈长轴短轴的形成的平面相垂直的方向；

2)倒置电场测量装置并固定在x，y，z轴的空间中；

3)将电场测量装置的探头从磁刺激线圈的开口向下逐步深入，保持探头方向与磁刺激线圈开口方向垂直，将检测探头固定在线圈上方1cm处，标记以0.5cm为半径的圆上每45°的电场强度和方向，共标记8个点的电场强度和电场方向；

4)将脑电采集装置的信号采集电极、地电极和参比电极方向保持平行，导线方向也保持平行；

5)比较标记的8个点的电场大小，选择出8个点中电场最大的点y₀，将脑电电极线方向与y₀点电场方向保持垂直。

所述的检测并获取脑电信号包括如下步骤：

1)进行一定阈值经颅磁刺激，经颅磁刺激线圈与头皮无接触，逐次记录经颅磁刺激下得到的脑电信号；

2)利用脑电采集装置采集每个导联的脑电数据，删除受干扰导联数据；

3)进行数据预处理。

步骤1)所述的经颅磁刺激中，刺激强度为运动阈值的120％，刺激频率为1Hz。

步骤2)中采集脑电数据时，脑电采集装置的脑电帽导电线能够自主转动的角度范围为5°-180°。

步骤3)所述的数据预处理包括：