基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法
【專利摘要】一種基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法：采集靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)；腦電信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理；提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵特征；建立腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵?cái)?shù)據(jù)庫；對(duì)腦卒中患者按照前面所述的過程提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，將所得患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵與所建立的數(shù)據(jù)庫中相同康復(fù)時(shí)期的神經(jīng)康復(fù)狀況的平均水平相對(duì)照，判定腦卒中患者的神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況；評(píng)定完成后將所述腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵存入所建立的數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明采集卒中后患者EEG信號(hào)并對(duì)其α節(jié)律進(jìn)行樣本熵特征提取，通過此特征對(duì)卒中患者神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)狀況做出評(píng)定，為卒中康復(fù)干預(yù)治療方案制定提供參考依據(jù)，有助于加速患者康復(fù)進(jìn)程，提高其生存質(zhì)量。
【專利說明】基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種腦卒中患者卒中后神經(jīng)功能恢復(fù)狀況進(jìn)行量化評(píng)定的方法。特別是涉及一種基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腦卒中(stroke)俗稱中風(fēng)，或稱腦血管意外(cerebrovascularaccident, CVA),是突然發(fā)生由腦血管病變引起局部腦區(qū)功能障礙的臨床綜合征。我國每年新增腦卒中患者200萬以上、死于腦卒中人數(shù)超過150萬，目前有700萬左右腦卒中幸存者，其中四分之三留有不同程度后遺癥，重度致殘者約占40 %，給患者和家庭帶來了極大精神痛苦和沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織最新報(bào)道，腦卒中是全球范圍內(nèi)僅次于冠心病和癌癥位于第三位死亡原因的疾病，且發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。腦卒中后神經(jīng)功能康復(fù)評(píng)定是制定卒中康復(fù)干預(yù)治療方案不可或缺的參考依據(jù)，有助于加速患者康復(fù)進(jìn)程、提高生存質(zhì)量。目前，國內(nèi)外雖嘗試過多種神經(jīng)功能缺損程度評(píng)分方法，但多數(shù)未被臨床廣泛采用，腦卒中的腦損傷診斷和康復(fù)評(píng)價(jià)方法仍遠(yuǎn)未完善。
[0003]現(xiàn)有研究認(rèn)為，腦可塑性和功能重組是中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷康復(fù)治療的主要可能機(jī)制。腦可塑性是指大腦具有修改自身結(jié)構(gòu)和功能以適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力。功能重組指大腦功能定位域?qū)伤苄宰兓姆磻?yīng)，表現(xiàn)形式有功能代償、功能移位、功能重建等多種。已有大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床觀察、解剖證據(jù)表明，當(dāng)大腦遇到組織損傷或功能所需供給受到損害時(shí)具有可塑性反應(yīng)能力。該能力可以在分子、突觸、皮層和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種水平上表現(xiàn)出來。如此，伴隨著卒中后康復(fù)干預(yù)治療的實(shí)施與神經(jīng)功能的恢復(fù)，大腦皮層各功能區(qū)域及其腦神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系可在內(nèi)、外因素的共同作用下發(fā)生改變。而通過頭皮電極記錄的腦電(Electroencephalogram, EEG)信號(hào)是大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞集群電生理活動(dòng)的綜合反映，蘊(yùn)涵著豐富的生理、心理信息。大腦功能狀態(tài)的腦電圖學(xué)具有安全、方便、廉價(jià)、無創(chuàng)的特點(diǎn)，有良好的時(shí)間分辨率，可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地觀察腦功能變化情況，已成為神經(jīng)系統(tǒng)疾病輔助檢查的一種重要手段，可反映腦卒中病程中腦功能的動(dòng)態(tài)變化。定量腦電圖檢查可應(yīng)用于缺血性腦卒中預(yù)后及臨床觀察。已有一些學(xué)者利用基于定量腦電圖(QEEG)的頻域分析、非線性動(dòng)力學(xué)分析、相位同步性分析等方法對(duì)缺血性腦卒中患者或動(dòng)物模型進(jìn)行了研究。
[0004]樣本熵(SampleEntropy, SampEn)是 Richman 等在 2000 年提出的一種近似熵(Approximate Entropy, ApEn)改進(jìn)算法,用以衡量時(shí)間序列有序程度的非線性特征。SampEn值越大說明系統(tǒng)更趨于隨機(jī)無序狀態(tài)。SampEn不但具備了近似熵的所有優(yōu)點(diǎn)，且可避免近似熵中統(tǒng)計(jì)量的偏差和不一致性。目前SampEn廣泛用于測(cè)量生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的有序性中，包括腦電信號(hào)(EEG)、肌電信號(hào)(MEG)，心率變異性(Heart Rate Variability, HRV)等生物醫(yī)學(xué)信號(hào)。應(yīng)用SampEn對(duì)EEG信號(hào)進(jìn)行分析主要應(yīng)用于癲癇疾病的檢測(cè)、睡眠分期、阿爾茲海默癥的診 斷及注意力分級(jí)研究中。同時(shí)，SampEn也用于缺血缺氧性腦損傷后EEG信號(hào)復(fù)雜度的評(píng)定中，相關(guān)的腦損傷動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，在缺血缺氧性腦損傷后恢復(fù)階段前期EEG各頻段SampEn值會(huì)下降，尤其是α頻段；而損傷恢復(fù)后期EEG各頻段SampEn值會(huì)恢復(fù)至損傷前水平。推測(cè)α頻段SampEn值對(duì)損傷早期更加敏感，有望成為缺血缺氧性腦損傷診斷和恢復(fù)情況的評(píng)價(jià)參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，通過提取樣本熵(SampEn)這一非線性特征，來評(píng)價(jià)不同康復(fù)時(shí)期卒中患者神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)狀況的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，包括如下步驟:
[0007]I)采集靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)；
[0008]2)腦電信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括如下過程:
[0009](I)變參考電極,將參考電極Cz變?yōu)殡p耳Al、Α2為參考電極；
[0010](2)進(jìn)行0.6-46Ηζ帶通濾波，去除高頻干擾成分；
[0011](3)使用獨(dú)立成分分析方法去除眼電、心電干擾信號(hào)；
[0012](4)手動(dòng)剔除剩余干擾成分，最終得到90s靜息態(tài)腦電信號(hào)；
[0013](5)提取α節(jié)律腦電信號(hào)，將所得腦電信號(hào)進(jìn)行8-13Ηζ帶通濾波，得到α節(jié)律腦電信號(hào)；
[0014]3)提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵特征，包括如下過程:
[0015](I)選擇H秒腦電信號(hào)進(jìn)行腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵計(jì)算，H取5 — 10的整數(shù)，首先，將2 — 5分鐘腦電信號(hào)長(zhǎng)度依次分割為H秒長(zhǎng)的數(shù)據(jù)段，對(duì)每一段數(shù)據(jù)計(jì)算腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，最后取所有段數(shù)據(jù)的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵平均值作為被采集者最終的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵；
[0016](2)設(shè)定腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵的三個(gè)輸入?yún)?shù):嵌入維數(shù)m = 2，相似容限r(nóng)=0.2SD，其中SD為H秒腦電信號(hào)序列的標(biāo)準(zhǔn)差，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N = 250XH ;
[0017](3)設(shè)定H秒腦電信號(hào)時(shí)間序列為x(l)，x(2)，…x(N)，則腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵具體算法如下:
[0018]按H秒腦電信號(hào)時(shí)間序列連續(xù)順序組成一組m維矢量:
[0019]X (i) = {x (i)，χ (i+1),...，x (i+m-1)，i=l, 2,..., N-m+1
[0020]定義矢量X(i)和X(j)的距離dx(i),x(j)為兩者對(duì)應(yīng)元素差值中最大的一個(gè)，計(jì)算方式如下:
[0021]dx(i)jX(J)=max | x (i+k) -χ (j+k) | , k=0,1,...m-1 (I)
[0022]對(duì)每一 i值，統(tǒng)計(jì)dx(i), x(j)小于相似容限r(nóng)的數(shù)目，計(jì)算所述dx(i), x(j)小于相似容限r(nóng)的數(shù)目與距離總數(shù)之比，SP:
[0023]Ff1Cr) = {num (QjsHJ)) < r}/(N — m + l) , j = 1,2, — m ?-1 (2)
[0024]B.!fl (r) = {N-m + 1)/Σ?='+1 Bf1 (τ)(3)
[0025]則腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵計(jì)算公式如式(4)所示:
[0026]SampEn (m, r, N) =-ln [Bm+1 (r) /Bm) r) ] (4)；
[0027]4)建立腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵?cái)?shù)據(jù)庫，收集不同被采集者的不同康復(fù)時(shí)期腦卒中患者腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵建立數(shù)據(jù)庫，取不同被采集者同一康復(fù)時(shí)期的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵的平均值作為本康復(fù)時(shí)期神經(jīng)康復(fù)狀況的平均水平；
[0028]5)對(duì)腦卒中患者按照步驟I)~步驟3)的過程提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，將所得患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵與步驟4)所建立的數(shù)據(jù)庫中相同康復(fù)時(shí)期的神經(jīng)康復(fù)狀況的平均水平相對(duì)照，判定腦卒中患者的神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況。
[0029]6)評(píng)定完成后將所述腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵存入步驟4)所建立的數(shù)據(jù)庫。
[0030]步驟I)所述的采集腦電信號(hào)的設(shè)備使用NicOlet0ne32通道數(shù)字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20電極系統(tǒng)安放，記錄16導(dǎo)頭皮腦電信號(hào)，包括Fpl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6，Cz 作為參考電極，前額作為參考地，采樣率為250Hz，濾波通帶為0.5Hz~70Hz，電極阻抗小于IOK Ω。
[0031]步驟I)所述的靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)的采集要求，采集環(huán)境處于電磁屏蔽的狀態(tài)下，采集室暗光，并保持采集環(huán)境的安靜，采集過程中要求被采集者安靜閉目，心情放松，記錄IOmin腦電數(shù)據(jù)。
[0032]步驟4)所述的不同康復(fù)時(shí)期包括有:亞急性期、恢復(fù)I期、恢復(fù)2期、后遺癥期，其中，所述的亞急性期為腦卒中后7天至I個(gè)月，所述的恢復(fù)I期為腦卒中后I個(gè)月至3個(gè)月，所述的恢復(fù)2期為腦卒中后3個(gè)月至6個(gè)月，后遺癥期為腦卒中6個(gè)月以后。
[0033]步驟5)所述的判定腦卒中患者的神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況條件如下:
[0034]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵大于平均水平10%，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況優(yōu)；
[0035]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵在平均水平5~10%之間，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況良；
[0036]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵在平均水平±5%之間評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況中；
[0037]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵小于平均水平5%，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況差。
[0038]本發(fā)明的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，采集卒中后患者EEG信號(hào)并對(duì)其α節(jié)律進(jìn)行樣本熵特征提取，通過此特征對(duì)卒中患者神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)狀況做出評(píng)定，為卒中康復(fù)的干預(yù)治療方案制定提供參考依據(jù)，有助于加速患者康復(fù)進(jìn)程，提高其生存質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明方法的流程圖；
[0040]圖2是國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20電極系統(tǒng)位置安放圖；
[0041]圖3a是腦卒中患者FPl導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0042]圖3b是腦卒中患者FP2導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0043] 圖3c是腦卒中患者F3導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；[0044]圖3d是腦卒中患者C3導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0045]圖3e是腦卒中患者Ρ4導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0046]圖3f是腦卒中患者01導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0047]圖3g是腦卒中患者02導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0048]圖3h是腦卒中患者T3導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0049]圖3i是腦卒中患者Τ6導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵與卒中后時(shí)間相關(guān)性散點(diǎn)圖；
[0050]圖4是16個(gè)導(dǎo)聯(lián)不同康復(fù)時(shí)期的α節(jié)律樣本熵平均水平曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法做出詳細(xì)說明。
[0052]本發(fā)明的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，提出了根據(jù)腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵(Sample Entropy, SampEn)對(duì)腦卒中患者卒中后神經(jīng)功能恢復(fù)狀況進(jìn)行量化評(píng)定的新方法，為腦卒中康復(fù)干預(yù)提供技術(shù)支持。其技術(shù)流程為:采集腦卒中患者靜息態(tài)腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取腦卒中患者腦電信號(hào)α節(jié)律樣本熵特征，以此為特征參數(shù)對(duì)比卒中患者數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)康復(fù)時(shí)期平均水平，評(píng)定腦卒中患者神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)狀況。
[0053]本發(fā)明的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，如圖1所示，包括如下步驟:
[0054]I)采集靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)，采集腦電信號(hào)的設(shè)備使用NicOlet0ne32通道數(shù)字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20電極系統(tǒng)安放，記錄16導(dǎo)頭皮腦電信號(hào)，包括？？1、？?2、？3、？4、03、04、？3、？4、01、02、？7、？8、了3、了4、了5、了6，02 作為參考電極，前額作為參考地，采樣率為250Hz，濾波通帶為0.5Hz~70Hz，電極阻抗小于IOK Ω。附圖2給出了 16導(dǎo)聯(lián)分布示意圖。所述的靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)的采集要求，采集環(huán)境處于電磁屏蔽的狀態(tài)下(遠(yuǎn)離強(qiáng)大的靜電場(chǎng)和電磁場(chǎng))，采集室暗光，并保持采集環(huán)境的安靜，采集過程中要求被采集者安靜閉目，心情放松，記錄IOmin腦電數(shù)據(jù)。
[0055]2)腦電信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，腦電(EEG)信號(hào)是隨機(jī)性很強(qiáng)的生理信號(hào)，節(jié)律種類多，影響因素多，具有很高的敏感性，極易被無關(guān)噪聲污染形成各種EEG偽跡，所以需要進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理工作。腦電信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理包括如下過程:
[0056](I)變參考電極,將參考電極Cz變?yōu)殡p耳Al、A2為參考電極；
[0057](2)進(jìn)行0.6-46Hz帶通濾波，去除高頻干擾成分；
[0058](3)使用獨(dú)立成分分析(Independent Component Analysis, I CA)方法去除眼電、心電等干擾信號(hào)；
[0059](4)手動(dòng)剔除剩余干擾成分，最終得到90s靜息態(tài)腦電信號(hào)(EEG信號(hào)); [0060](5)提取α節(jié)律腦電信號(hào)，將所得腦電信號(hào)進(jìn)行8-13Ηζ帶通濾波，得到α節(jié)律腦電信號(hào)；
[0061]3)提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵特征，樣本熵(SampEn)是衡量時(shí)間序列自相似程度的一種復(fù)雜度測(cè)量方法，是對(duì)近似熵算法的改進(jìn)。樣本熵值越大表明系統(tǒng)的自相似性越高，系統(tǒng)越復(fù)雜。腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵特征的提取包括如下過程:
[0062](I)選擇H秒腦電信號(hào)進(jìn)行腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵計(jì)算，H取5 — 10的整數(shù)，首先，將2 — 5分鐘腦電信號(hào)長(zhǎng)度依次分割為H秒長(zhǎng)的數(shù)據(jù)段，對(duì)每一段數(shù)據(jù)計(jì)算腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，最后取所有段數(shù)據(jù)的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵平均值作為被采集者最終的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵；
[0063]在本實(shí)施例中選擇1250個(gè)點(diǎn)(即5秒數(shù)據(jù))的腦電信號(hào)序列進(jìn)行樣腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵計(jì)算，將90秒數(shù)據(jù)長(zhǎng)度依次分割為5秒數(shù)據(jù)段，對(duì)每一段計(jì)算腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，最后取各數(shù)據(jù)段樣腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵平均值作為受試者最終的樣本熵值。
[0064](2)腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵有三個(gè)輸入?yún)?shù)m、r和N可調(diào)，N為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，r為相似容限及m為嵌入維數(shù)，設(shè)定腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵的三個(gè)輸入?yún)?shù):嵌入維數(shù)m =2，相似容限r(nóng) = 0.2SD，其中SD為H秒腦電信號(hào)序列的標(biāo)準(zhǔn)差，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N= 250XH;
[0065](3)設(shè)定H秒腦電信號(hào)時(shí)間序列為x(l)，x(2)，…χ (N)，則腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵具體算法如下:
[0066]按H秒腦電信號(hào)時(shí)間序列連續(xù)順序組成一組m維矢量:
[0067]X ⑴={χ ⑴,χ (i+Ι),..., χ (i+m-1), i = 1,2,..., N-m+1
[0068]定義矢量X(i)和X(j)的距離dx(i),x(j)為兩者對(duì)應(yīng)元素差值中最大的一個(gè)，計(jì)算方式如下:
[0069]dx(i)jX(J)=max | x (i+k) -χ (j+k) | , k=0,1,(I)
[0070]對(duì)每一 i值，統(tǒng)計(jì)dx(i), χω小于相似容限r(nóng)的數(shù)目，計(jì)算所述dx(i), χω小于相似容限r(nóng)的數(shù)目與距離總數(shù)之比，SP:
[0071]Brm(r) = {wum (?-ζ^α-?,.)) < r}/(N — m-r l) t β = 1,2,...,.V - ττι -f i (2)
[0072]Bm(r) = (N~m1- l〕/Xf=Tn+1 Bf (r)(3)
[0073]則腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵計(jì)算公式如式(4)所示:
[0074]SampEn (m, r, N) = -1n [Bm+1 (r) /Bm (r) ] (4)；
[0075]4)建立腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵?cái)?shù)據(jù)庫，收集不同被采集者的不同康復(fù)時(shí)期腦卒中患者腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵建立數(shù)據(jù)庫，所述的不同康復(fù)時(shí)期包括有:亞急性期、恢復(fù)I期、恢復(fù)2期、后遺癥期，其中，所述的亞急性期為腦卒中后7天至I個(gè)月，所述的恢復(fù)I期為腦卒中后I個(gè)月至3個(gè)月，所述的恢復(fù)2期為腦卒中后3個(gè)月至6個(gè)月，后遺癥期為腦卒中6個(gè)月以后。取不同被采集者同一康復(fù)時(shí)期的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵的平均值作為本康復(fù)時(shí)期神經(jīng)康復(fù)狀況的平均水平，附圖4顯示了 16個(gè)導(dǎo)聯(lián)不同康復(fù)時(shí)期腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵平均水平；
[0076]5)對(duì)腦卒中患者按照步驟I)~步驟3)的過程提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，將所得患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵與步驟4)所建立的數(shù)據(jù)庫中相同康復(fù)時(shí)期的神經(jīng)康復(fù)狀況的平均水平相對(duì)照，判定腦卒中患者的神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況。
[0077]腦卒中患者腦電信號(hào)具有α節(jié)律“易損性”，隨著病程的延長(zhǎng)，腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵(復(fù)雜度)逐步降低，神經(jīng)元放電模式趨簡(jiǎn)。附圖3a~圖3i顯示了腦卒中患者不同病程腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵與時(shí)間具有顯著相關(guān)性導(dǎo)聯(lián)散點(diǎn)圖。不同康復(fù)時(shí)期腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵處于不同的水平值，表征了腦電信號(hào)復(fù)雜度的不同水平。同一康復(fù)時(shí)期，腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵越大，表征卒中患者腦電信號(hào)復(fù)雜度越大，神經(jīng)元模式越趨于正常，神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況越佳。
[0078]所述的判定腦卒中患者的神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況條件如下:
[0079]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵大于平均水平10%，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況優(yōu)；
[0080]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵在平均水平5~10%之間，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況良；
[0081]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵在平均水平±5%之間評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況中；
[0082]當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵小于平均水平5%，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況差。 [0083]6)評(píng)定完成后將所述腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵存入步驟4)所建立的數(shù)據(jù)庫。
【權(quán)利要求】
1.一種基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)采集靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)； 2)腦電信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括如下過程: (1)變參考電極，將參考電極Cz變?yōu)殡p耳Al、Α2為參考電極； (2)進(jìn)行0.6-46Ηζ帶通濾波，去除高頻干擾成分； (3)使用獨(dú)立成分分析方法去除眼電、心電干擾信號(hào)； (4)手動(dòng)剔除剩余干擾成分，最終得到90s靜息態(tài)腦電信號(hào)； (5)提取α節(jié)律腦電信號(hào)，將所得腦電信號(hào)進(jìn)行8-13Ηζ帶通濾波，得到α節(jié)律腦電信號(hào); 3)提取腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵特征，包括如下過程: (1)選擇H秒腦電信號(hào)進(jìn)行腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵計(jì)算，H取5— 10的整數(shù)，首先，將2 — 5分鐘腦電信號(hào)長(zhǎng)度依次分割為H秒長(zhǎng)的數(shù)據(jù)段，對(duì)每一段數(shù)據(jù)計(jì)算腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵，最后取所有段數(shù)據(jù)的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵平均值作為被采集者最終的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵； (2)設(shè)定腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵的三個(gè)輸入?yún)?shù):嵌入維數(shù)m= 2，相似容限r(nóng) =.0.2SD，其中SD為H秒腦電信號(hào)序列的標(biāo)準(zhǔn)差，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N = 250XH; (3)設(shè)定H秒腦電信號(hào)時(shí)間序列為x(l)，x(2)，…X(N)，則腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵具體算法如下: 按H秒腦電信號(hào)時(shí)間序列連續(xù)順序組成一組m維矢量:
X(i) = {x(i)，χ (i+1),...，χ (i+m-1)，i=l，2，...，N-m+1 定義矢量X(i)和X(j)的距離dx(i),xw為兩者對(duì)應(yīng)元素差值中最大的一個(gè)，計(jì)算方式如下:
dx⑴,X(j)=max I χ (i+k) -χ (j+k) , k = O, I,...m-1 (I) 對(duì)每一 i值，統(tǒng)計(jì)dx(i),xw小于相似容限r(nóng)的數(shù)目，計(jì)算所述dx(i),xw小于相似容限r(nóng)的數(shù)目與距離總數(shù)之比，即:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，其特征在于，步驟I)所述的采集腦電信號(hào)的設(shè)備使用NicOlet0ne32通道數(shù)字視頻腦電圖儀，電極的位置按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20電極系統(tǒng)安放，記錄16導(dǎo)頭皮腦電信號(hào)，包括Fpl、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6，Cz 作為參考電極，前額作為參考地，采樣率為250Hz，濾波通帶為0.5Hz~70Hz，電極阻抗小于IOK Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，其特征在于，步驟I)所述的靜息狀態(tài)下的腦電信號(hào)的采集要求，采集環(huán)境處于電磁屏蔽的狀態(tài)下，采集室暗光，并保持采集環(huán)境的安靜，采集過程中要求被采集者安靜閉目，心情放松，記錄IOmin腦電數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，其特征在于，步驟4)所述的不同康復(fù)時(shí)期包括有:亞急性期、恢復(fù)I期、恢復(fù)2期、后遺癥期，其中，所述的亞急性期為腦卒中后7天至I個(gè)月，所述的恢復(fù)I期為腦卒中后I個(gè)月至3個(gè)月，所述的恢復(fù)2期為腦卒中后3個(gè)月至6個(gè)月，后遺癥期為腦卒中6個(gè)月以后。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于腦電α節(jié)律樣本熵的腦卒中患者神經(jīng)康復(fù)評(píng)定方法，其特征在于，步驟5)所述的判定腦卒中患者的神經(jīng)系統(tǒng)恢復(fù)狀況條件如下: 當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵大于平均水平10%，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況優(yōu)； 當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵在平均水平5~10%之間，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況良； 當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵在平均水平±5%之間評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況中； 當(dāng)腦卒中患者的腦電信號(hào)的α節(jié)律樣本熵小于平均水平5%，評(píng)定為神經(jīng)恢復(fù)狀況差。
【文檔編號(hào)】A61B5/0476GK103989472SQ201410219913
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】杜金剛, 明東, 王春方, 孫長(zhǎng)城, 張希, 王勇軍, 綦宏志, 萬柏坤 申請(qǐng)人:杜金剛