認(rèn)知功能障礙腦電識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種認(rèn)知功能障礙腦電識(shí)別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 腦卒中是指因各種誘發(fā)因素引起腦內(nèi)動(dòng)脈狹窄、閉塞或破裂，而造成腦血液循環(huán) 障礙，臨床上表現(xiàn)為腦功能障礙的癥狀和體征。腦卒中不僅引起運(yùn)動(dòng)、言語、吞咽等功能障 礙，更嚴(yán)重的是導(dǎo)致腦的認(rèn)知障礙。認(rèn)知障礙嚴(yán)重影響了患者的日常生活活動(dòng)能力，比起正 常人尤其關(guān)聯(lián)工作記憶的損失。因此，認(rèn)知障礙的早期診斷和早期干預(yù)對患者的身體及屯、 理功能恢復(fù)，預(yù)防癡呆有著特別重要的意義，運(yùn)就需要對認(rèn)知障礙進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，W指導(dǎo) 康復(fù)治療，也有助于判斷療效和預(yù)后。
[0003] 目前認(rèn)知障礙的臨床診斷主要由一些神經(jīng)屯、理測試量表來完成，如MMSE量表。量 表的最大局限性是主觀性太強(qiáng)，只能作為診斷的重要參考資料，在臨床診斷上還需要結(jié)合 神經(jīng)電生理學(xué)等檢查結(jié)果，如基于事件相關(guān)電位的腦電信號(hào)就可W很好地反映認(rèn)知障礙， 其敏感性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出量表評分。人在不同的認(rèn)知活動(dòng)中，大腦動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)特性不同，認(rèn)知電位 也不同，患有認(rèn)知功能缺陷的病人在認(rèn)知活動(dòng)時(shí)的認(rèn)知電位和正常人的有顯著差別，認(rèn)知 障礙對應(yīng)了腦電信號(hào)潛伏期延長、幅度下降、節(jié)律不對稱等抑制現(xiàn)象，通過比較可W評判其 認(rèn)知功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種可量化、易于實(shí)現(xiàn)、精度高的認(rèn)知功能障礙腦電識(shí)別系 統(tǒng) 為解決上述技術(shù)問題，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種認(rèn)知功能障礙腦電識(shí)別系 統(tǒng)，包括：腦電采集電路；采集控制電路，與腦電采集電路通過光纖連接；采集分析主機(jī)，與 采集控制電路通過USB接口連接，采集控制電路將其由光纖接收到的信號(hào)通過USB接口發(fā) 送給采集分析主機(jī)；刺激主機(jī)顯示器，用于向患者提供用于誘發(fā)腦電變化的刺激信號(hào)；光 敏檢測器，安裝在刺激主機(jī)顯示器上，用于與腦電信號(hào)同步地檢測刺激信號(hào)；光敏檢測器將 其檢測到的刺激信號(hào)發(fā)送給采集分析主機(jī)；采集分析主機(jī)利用小波變換提取正常對照者和 卒中患者的工作記憶1 -back任務(wù)的腦電信號(hào)中的認(rèn)知電位P300作為分類特征量，并將 其送入支持向量機(jī)集成學(xué)習(xí)分類器W完成對正常對照者和卒中患者的分類，從而指導(dǎo)認(rèn)知 評定。
[0005] 優(yōu)選地，腦電采集電路包括腦電傳感器和信號(hào)放大電路，腦電傳感器與信號(hào)放大 電路連接，信號(hào)放大電路通過光纖與采集控制電路連接。
[0006] 優(yōu)選地，信號(hào)放大電路包括前置級(jí)放大電路和與前置級(jí)放大電路連接的后置級(jí)放 大電路，其中，前置級(jí)放大電路為采用=個(gè)放大器組成的儀表放大電路，后置級(jí)放大電路為 二階低通濾波放大電路。
[0007] 優(yōu)選地，光敏檢測器檢測到的刺激信號(hào)經(jīng)過放大和差分信號(hào)轉(zhuǎn)換后，通過RS485 通訊接口傳送給采集分析主機(jī)。
[0008] 優(yōu)選地，采集分析主機(jī)首先利用獨(dú)立分量分析算法進(jìn)行腦電信號(hào)預(yù)處理，然后再 利用小波變換提取正常對照者和卒中患者的腦電信號(hào)中的認(rèn)知電位P300作為分類特征 量。
[0009] 優(yōu)選地，利用獨(dú)立分量分析算法進(jìn)行腦電信號(hào)預(yù)處理包括：利用獨(dú)立分量分析算 法分解原始腦電信號(hào)，得到18個(gè)獨(dú)立分量，然后根據(jù)四階累積量的峭度分析去除其中的噪 聲干擾，提取出顯著特征分量。
[0010] 優(yōu)選地，光敏檢測器為光敏=級(jí)管。
[0011] 優(yōu)選地，腦電傳感器為腦電電極。
[0012] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有可量化、易于實(shí)現(xiàn)、精度高的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1示意性示出了本發(fā)明中的腦電信號(hào)采集系統(tǒng)示意圖； 圖2示意性示出了基于支持向量機(jī)集成學(xué)習(xí)的認(rèn)知功能障礙腦電分類算法流程圖； 圖3A示意性示出了正常對照者的P300波形及能量分布對比示意圖； 圖3B示意性示出了卒中患者的P300波形及能量分布對比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] W下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可W由權(quán)利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[001引請參考圖1和圖2,本發(fā)明提供了一種認(rèn)知功能障礙腦電識(shí)別系統(tǒng)，包括：腦電采 集電路；采集控制電路1，與腦電采集電路通過光纖連接；采集分析主機(jī)2,與采集控制電 路1通過USB接口連接，采集控制電路1將其由光纖接收到的信號(hào)通過USB接口發(fā)送給采 集分析主機(jī)；刺激主機(jī)顯示器3,用于向患者提供用于誘發(fā)腦電變化的刺激信號(hào)；光敏檢測 器，安裝在刺激主機(jī)顯示器3上，用于與腦電信號(hào)同步地檢測刺激信號(hào)；光敏檢測器將其檢 測到的刺激信號(hào)發(fā)送給采集分析主機(jī)；采集分析主機(jī)2利用小波變換提取正常對照者和卒 中患者的工作記憶1 -back任務(wù)的腦電信號(hào)中的認(rèn)知電位P300作為分類特征量，并將其 送入支持向量機(jī)集成學(xué)習(xí)分類器W完成對正常對照者和卒中患者的分類，從而指導(dǎo)認(rèn)知評 定。優(yōu)選地，光敏檢測器為光敏=級(jí)管。
[0016]優(yōu)選地，選擇1-back工作記憶任務(wù)。刺激內(nèi)容為"四個(gè)阿拉伯?dāng)?shù) 字，刺激順序采用偽隨機(jī)方式，祀和非祀的概率相等。1-back任務(wù)中當(dāng)前祀刺激和前一個(gè)刺 激內(nèi)容一致時(shí)即為祀刺激，祀刺激出現(xiàn)時(shí)被試者需要按鍵確認(rèn)。記錄18導(dǎo)聯(lián)（E0G1，E0G2， 巧 1，巧2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)7，F(xiàn)8，F(xiàn)z，C3，Cz，C4，P3，Pz，P4，01，Oz和 02)的誘發(fā)電位， 電極安放采用標(biāo)準(zhǔn)10/20系統(tǒng)。
[0017] 被試病人佩戴含有腦電采集電路的測試帽，其完成腦電信號(hào)的采樣、存儲(chǔ)，并將信 號(hào)通過光纖傳送給采集控制電路1。由于采用光纖傳輸，因此，屏蔽了工頻干擾，且光纖傳輸 數(shù)據(jù)帶寬較普通電纜寬，數(shù)據(jù)傳輸速率快、穩(wěn)定、安全。進(jìn)一步地，采集控制電路1通過USB 總線將采集到的數(shù)據(jù)上傳到采集分析主機(jī)2。同時(shí)，光敏檢測器檢測刺激主機(jī)顯示器3上的 刺激變化，并將其檢測到的信號(hào)同步地傳送給采集分析主機(jī)2,于是實(shí)現(xiàn)了腦電刺激與采集 的同步。運(yùn)樣，采集分析主機(jī)2便可利用小波變換提取正常對照者和卒中患者的腦電信號(hào) 中的認(rèn)知電位P300作為分類特征量，并將其送入支持向量機(jī)集成學(xué)習(xí)分類器W完成對正 常對照者和卒中患者的分類，從而指導(dǎo)認(rèn)知評定。
[0018] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有可量化、易于實(shí)現(xiàn)、精度高的特點(diǎn)。
[0019] 優(yōu)選地，腦電采集電路包括腦電傳感器4和信號(hào)放大電路5,腦電傳感器4與信號(hào) 放大電路5連接，信號(hào)放大電路5通過光纖與采集控制電路1連接。優(yōu)選地，腦電傳感器4 為腦電電極。
[0020] 優(yōu)選地，信號(hào)放大電路5包括前置級(jí)放大電路和與前置級(jí)放大電路連接的后置級(jí) 放大電路，其中，前置級(jí)放大電路為采用=個(gè)放大器組成的儀表放大電路，后置級(jí)放大電路 為二階低通濾波放大電路。
[0021] 優(yōu)選地，光敏檢測器檢測到的刺激信號(hào)經(jīng)過放大和差分信號(hào)轉(zhuǎn)換后，通過RS485 通訊接口傳送給采集分析主機(jī)2。
[0022] 優(yōu)選地，采集分析主機(jī)2首先利用獨(dú)立分量分析算法進(jìn)行腦電信號(hào)預(yù)處理，然后 再利用小波變換提取正常對照者和卒中患者的腦電信號(hào)中的認(rèn)知電位P300作為分類特征 量。優(yōu)選地，利用獨(dú)立分量分析算法進(jìn)行腦電信號(hào)預(yù)處理包括：利用獨(dú)立分量分析算法分 解原始腦電信號(hào)，得到18個(gè)獨(dú)立分量，然后根據(jù)四階累積量的峭度分析去除其中的噪聲干 擾，提取出顯著特征分量。
[0023] 下面，對采集分析主機(jī)2的工作過程進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024] 首先，利用獨(dú)立分量分析算法分解原始腦電信號(hào)，得到