[发明专利]脑电比功谱和比相干谱的测量分析方法及设备

说明书

本发明涉及一种脑电比功谱和比相干谱的测量分析方法及实现该方法的设备。

在现有的脑电分析仪器中，均无脑电比功谱和比相谱的测量分析功能。虽然现有此类仪器也有功谱的计算功能，但一般采用快速富氏变换(FFT)的方法，而此方法得出的频率与所取脑电的样本长度有关，用户根据自己的需要选取1，2，4秒的样本长，所以所得的脑电功谱彼此间不能比较。与此同时，在现有的脑电分析仪器中脑电功谱值取相对单位，很不统一，且用户不能知道脑电的真实功率值，从而严重限制了用户之间数据的交流与共享。另外，在现有的脑电分析仪器中，脑电电极的数目及安放位置不规范，电极数目过多会增大测量分析的难度，过少，则不能可靠地获取脑功能的信息，固此需要一个适宜的数目及正确选定的安放位置，以满足大多数情况下的应用。

针对现有脑电分析仪器中的上述缺陷，本发明的目的在于：(1)通过本发明的方法和设备，能够从头皮上记录脑电信号，并得出其比功谱，即单位频率上的脑电功率分布曲线，其上限频率可达70Hz，用户可以根据自己的需要任意选取1，2或4秒的样本长度，均可得到脑电的比功谱；(2)通过本发明的方法和设备，得出的脑电比功谱值，是头皮记录处脑电信号的真实功率，因而其意义明确且使得各用户间的数据可以相互比较，大大提高其科学和应用价值；(3)通过本发明的方法和设备，可以得出具有广泛应用价值的不同脑区之间的比相干幅谱和比相干相谱，即单位频率上的相干幅值和相位值分布曲线，上限频率可达70Hz。相干谱是二个复杂信号中各频率成分之间的同步性的测量，脑电相干谱可以反映不同脑区各频率脑电活动之间相互关系的重要信息，比相干谱可以得出逐频的相干情况。明显优于以包含多个频率的频带为单位的相干测量；(4)从实际应用出发，确定适宜的脑电电极数目和合理的安放位置，既能可靠地记录脑功能的变化特征，满足用户需要，又不过于繁复。

为实现上述目的，本发明采用的技术途径包括：科学地确定电极数目及其安放位置，严格要求脑电放大器增益参数及精度、选用较宽的频率通带，采用特定的A／D转换采样速度和总采样时间及包含硬件参数的专用计算分析软件等。

下面结合附图和实施例进行详细描述。

(1)脑电电极的设置

a．电极数目为9个。可以记录脑的前、中、后及左、中、右9个部位的信息，少一个即有明显缺陷，而再多对一般应用来说必要性不大。

b．图1为本发明9个脑电记录电极的位置示意图。其中脑中线上的Fz、Cz和Pz3个电极位置是国际通用的10-20电极系统中的标准位置，左侧的F3＇、C3＇和P3＇及右侧的F4＇，C4＇和P4＇则分别在标准位置F3、C3和P3的左侧1cm处及F4，C4及P4的右侧1cm处。

c．以安放在左、右耳后乳突(肌肉最少处)的M1和M2二个电极并联后作参考电极，接地电极安放在FPz处；

d．眼动监测电极分别放在左眼上、下各1．5cm处；

e．上述电极均为凹形银／氯化银电极，导电面的直径为8mm。

(2)图2为脑电比功谱和比相干谱测量分析设备的组成，其中1-电极；2-脑电放大器；3-A／D转换器；4-微机；5-分析软件包；6-打印机。软件包5中包括的软件名称、功能和操作如下：

1)脑电记录、采集和存储软件名称         功能             操作

ad       64秒长的记录    在DOS环境下，键入“

         采集和存储      ad″，采集后，据提示，

                         输入文件名(下同)

ad2       2×64秒       键入“ad2″

ad3       3×64秒       键入“ad3″

ad4       4×64秒       键入“ad4″

2)脑电比功谱分析软件名称             功能                      操作

SP1     比功谱分析，样本长=1秒          在已采集存储的

                                           基础上在DOS环

                                           境下，键入“

                                           SP1″，据提示