[发明专利]脑电比功谱和比相干谱的测量分析方法及设备

摘要

脑电比功谱和比相干谱的测量分析方法及设备，属于脑电分析的技术领域。本发明采用了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与硬件参数直接关联的专用计算分析方法（脑电整数频率间隔内的功率积分法和自互比功率相干法）及其软件等技术途径。通过本发明可准确、方便地获得脑电分析中的两项最重要指标－比功谱和比相干谱。

主权项

1．一种脑电比功谱和比相干谱的测量分析方法，其特征是电极数量为特定的9个并分别安放在左脑F3、C3、P3左侧1cm处的F3＇、C3＇、P3＇，右脑F4、C4、P4右侧1cm处的F4＇、C4＇、P4＇和中线上的Fz、Cz、Pz位置：A／D转换器采用固定采样率为256／s；采样长度为64s或64s的2，3，4倍，采样程序分别为ad，ad2，ad3和ad4；分析程序为SP1，SP2，SP4和Scoh；脑电比功谱的计算方法采用“整数频率间隔内的功率积分法”，步骤为：a．对于一个数字化的脑电信号序列，X(i)，i=1，2，…，N，先求出其快速哈特莱变换(FHT)系数，即DX(k)，k=1，…，Nb．求出1～70Hz内每个变换点上的脑电功率PW(k)=DX(k)2+DX(N-k)2在每个整数频率之间有等于所用脑电信号的样本长SPL(1，2或4秒)的变换点数故k=1，…，70×SPLc．若样本长SPL大于1秒，则将每个整数频率间隔内的SPL个功率值加和，即SPW(k)=Σj=1SPLPW(K+j),其中k=1，2，…，70(Hz)K=k+(k-1)SPLd．将求得的积分功率值取对数变为以dB表示，即P(k)=10log10(SPW(k))，k=1，2，…，70(Hz)e．校正因SPL不同而引起的功率值偏移，即Pc(k)=P(k)+CP(SPL)其中，CP(1)=2．29，CP(2)=0．96，CP(4)=0．39f．根据本发明装置的硬件特性将所得比功谱值转化为头皮记录处脑电的真实比功率值：设Vs为采样后数字化的脑电信号值，脑电放大器2的增益为G，考虑到模／数转换器3的精度为12位，即其转换增益为2．5×2×1000／212，则折合到头皮记录部位的脑电信号幅值Vr为：Vr=Vs×5000／4096×103／G，以μν表示；脑电比相干谱的计算方法采用“自互比功率相干法”，步骤如下：a．对在不同脑区记录的二个数字化的脑电信号序列，X(i)和Y(i)，i=1，2，…N，先求出相应的快速哈特莱变换系数(即DX(k)和DY(k)，k=1，…，N)b．根据“整数频率间隔内的功率积分法”的步骤a～c，计算出各自的比功率序列SPWx(k)和SPWy(k)，k=1，2，…，70(Hz)c．求出二者的比互功率1)求出1～70Hz内各变换节点上的如下交叉系数：TXYr(k)=DX(k)×DY(k)+DX(N-k)×DY(N-k)TXYi(k)=DX(k)×DY(N-k)+DX(N-k)×DY(k)其中k=1，2，…，70×SPL，SPL为脑电样本长(秒)2)求出各整数频率间隔内上述TXYr(k)和TXYi(k)的SPL个值的加和，即TXYR(i)=Σj=18[TXYr(K=j)]TXYI(i)=Σj=18[TXYi(K=j)]其中，i=1，2，…，70(Hz)，K=i+(i-1)SPLd．计算比相干幅谱每个整数频率上的相干幅值为CohA(i)=[TXYR(i)2+TXYI(i)2]／[SPWx(i)×SPWy(i)]其中i=1，2，…，70(Hz)e．计算比相干相谱每个整数频率上的相干相位值为CohP(i)=arctg[TXYI(i)／TXYR(i)]，i=1，2，…，70(Hz)将所得的相干相位值的区间变换为-180°～+180°，即若TXYR(i)＜0且TXYI(i)＞0，则Cohp(i)=CohP(i)+180若TXYR(i)＜0且TXYI(i)＜0，则Cohp(i)=CohP(i)-180若TXYR(i)＜0且TXYI(i)=0，则Cohp(i)=CohP(i)-180。