[发明专利]一种脑电信号分析监测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及脑电信号分析方法和装置，特别是涉及一种通过实时分析和监测脑电信号来描述大脑状态的方法和装置。

背景技术

脑电信号监测分析主要应用于脑功能变化、镇静与镇痛状况、认知功能的变化、麻醉深度监测和麻醉复苏变化的研究，它通常是将复杂的脑电信号转换成一个单一的指数，目前临床常用的脑电监测系统有脑电双频谱指数(BIS)、听觉诱发电位指数(AEI)、熵指数等等。

双频谱指数(BIS)分析方法是目前脑电监测麻醉镇静程度的一种常用方法(请参考Ira J Rampil，A primer for EEG signal processing in anesthesia，Anesthesiology，1998，89：980-1002)，迄今为止已有大量有关应用BIS进行麻醉深度评估的报道。这一方法在功率谱分析的基础上复合脑电相关函数谱分析技术，既测定脑电图(EEG)的线性(包括频率和功率)部分，又分析其非线性部分(包括位相和谐波)，使得双频谱指数分析在脑电图信号分析中具有重要价值。但是，BIS作为麻醉深度监测技术有其明显的局限性，许多因素都会对BIS产生影响，比如，BIS的脑电监护效果明显依赖于麻醉药的使用，如BIS与七氟醚的吸入浓度相关性良好，而与异氟醚吸入浓度则无相关性；N2O和氙气的麻醉对BIS值无影响，请参考Detsch O，Schneider G，Kochs E，et al.，Increasing isoflurane concentration may causeparadoxical increases in the EEG bispectral index in surgical patients，Br JAneasth，2000，84：33-37。

听觉诱发电位指数(AEI即AEPindex)是Mantzaridis根据听觉诱发电位形态学上的变化产生的数字化指标。请参考Mantzaridis H，Kenny GN，Auditory evoked potential index：a quantitative measure of changes in auditoryevoked potential during general anaesthesia.Anaesthesia，1997；52：1030-36。AEI的值从100-0的变化，为患者从清醒到脑电出现等电位的变化提供了良好的量化指标，能可靠地预测病人的意识消失，即AEI＜40。采用AEI的变化来判断手术期患者的记忆状态要比BIS更加有说服力，同时通过AEI的变化来反映患者从无意识状态到有意识状态的转变要比BIS更加灵敏。但是，听觉诱发电位指数的监测要求患者听力正常，因而对于伴发神经性耳聋或传导性耳聋的手术患者无法进行手术期的监测，还有儿童患者，其听力不同于成人的听力，在手术期监测以上的患者仍有一定限制。

近年来，非线性动力学分析开始运用于脑电信号的分析。常用的非线性分析手段包括：相图-相轨迹图；关联维数(Correlation Dimension，D₂)；相互维数(Mutual Dimension，D_m)；李亚普诺夫指数(LyapunovExponent，L₁)；柯尔莫哥诺夫熵(Kolmogorov Entropy，K₂)；复杂度；近似熵等等。中国专利申请03137747.5就是使用非线性动力学分析方法来监测和分析脑电信号。这些非线性动力学分析方法的主要缺点是对数据长度的依赖型和对噪声的敏感性。太长的数据会降低实时性，太短的数据则使结果不稳定；脑电信号中含有不同程度的噪声，这些噪声将直接影响结果。

发明简述

本发明针对现有技术的不足，提供了一种递归量化分析脑电信号的方法及其系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下步骤：(1)采集原始的脑电信号；(2)去除原始脑电信号中的伪迹或噪声；(3)对去除伪迹预处理后的脑电信号进行相空间重构，得到一个递归图；(4)对递归图进行定量分析，计算其确定性数值DET。

所述步骤(2)去除原始脑电信号中的伪迹，本发明采用基于小波变换(wavelet transform)和经验模式分解(empirical mode decomposition，EMD)的混合方法。