[发明专利]基于偶极（电荷）源时空模型的脑电源定位装置

说明书

技术领域

本发明属于医学诊断与测量装置技术领域，涉及一种临床脑部病患(如癫痫等病患)的检测装置，特别是一种用于确定大脑电活动产生源的基于偶极(电荷)源时空模型的脑电源定位装置。 

背景技术

作为一种无创伤的诊断或测量手段，脑电活动源的定位研究无论是在脑病(如局灶性癫痫)的临床诊断治疗方面，还是在脑认知功能的应用开发方面都具有十分重要的意义。就本技术领域而言，在获得大脑头皮测量电位的情况下，如何来确定大脑电活动的源，是迄今脑神经科学中广泛研究的一个热点内容。然而，仅根据头皮脑电的记录数据来获得脑电活动的源位置却是无法解决，因为其获取的位置并非唯一，不同形态的源能够产生相似的外部电场，而且其可能得到的结果不是持续地依赖观测数据(即不稳定性)。因此，在其定位时有必要对源的结构及解空间作适当的限制与约束，使其适定化，从而得到在一定范围内合理的结果。 

脑电源定位问题是一个交叉学科问题，涉及物理学、数学、信息科学、神经科学、医学影像学等多门学科的理论和方法。从物理学角度看，当把大脑看作是一个电磁系统时，则确定脑电场的产生源就是 确定与观测电位分布所对应的脑内兴奋和抑制的神经元分布。通常的方法是通过迭代寻优来逼近获取的，包括两个步骤：其一是通过脑容积导体构造脑电场的分布，即建立基于偶极子源(每个偶极子共有6个参数，表示位置、方向和强度)或电荷源(4个参数)的电位表达；其二是改变源的参数以使计算所得的头皮电位与观测电位拟合。 

在现有的脑电源定位的几种主要手段中，源成像方法或皮层成像方法存在当不同深度的偶极源并存时很难区分深、浅层的源，特别是很难准确估计深层源的情况。而用等效偶极子源定位手段，目前虽然单偶极子定位问题已经得到较好解决，但由于实际观测数据有限，且含有各种噪声干扰，所以其应用受到限制，而对于两个或多个等效偶极子，却很难得到稳定的有意义的定位结果。目前，多偶极子源的定位结果远远没有单偶极子源定位的结果稳定，这些偶极子源定位的结果对于测量点位置的误差和噪声与对于设定的模型变化一样敏感，这种敏感性限制了以源定位方式作为临床应用的有效性，所以本领域至今尚未找到很好的多偶极子定位手段。 

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种设计结构科学、操作方便、可实现脑电源准确可靠定位的基于偶极(电荷)源时空模型的脑电源定位装置。 

用于实现上述发明目的的技术解决方案是这样的：所提供的基于偶极(电荷)源时空模型的脑电源定位装置由电极、头皮脑电放大电 路、DSP处理器(数字信号处理器)、液晶显示器组成，电极获得的脑电输出信号经头皮脑电放大电路输接至DSP处理器的输入端，DSP处理器内含有正弦波振荡器和A/D转换器，DSP处理器的显示输出端通至液晶显示器的输入端。实际工作中，从电极获得脑电信号经头皮脑电信号放大电路放大、模拟滤波后，信号进入DSP处理器进行A/D转换，在此DSP处理器的A/D转换器以20KHz的采样率对16通道信号进行采样，然后对这16路信号进行自适应滤波、基线调整等数字信号处理，得到实际所需的脑电信号，同时选择一个通道的信号送液晶(LCD)显示，以便及时掌握系统工作状态；所得到脑电信号数据送入已构建好的偶极(电荷)源模型及头模型，经由DSP处理器用数值方法求解得到皮层电位的分布，完成脑电源重建；之后再通过改变源参数使上述计算所得头皮电位与观测电位拟合，达到二者的最佳逼近，实现脑电源定位；最后将脑电源的重建和定位结果送液晶(LCD)显示。 

本发明的技术解决方案还包括：所说的电极包括采用银-氯化银制成的脑电极和参考电极，所说的头皮脑电放大电路由脑电前置放大器、高频滤波器和电极阻抗测试电路组成，脑电极获得的脑电输出信号接入脑电前置放大器的输入端，脑电前置放大器的输出端与高频滤波器的输入端联接，电极阻抗测试电路的输入端与DSP处理器的正弦波振荡器的输出端联接，输出端通过参考电极回接至脑电前置放大器的输入端。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

1、本发明通过采样、放大、滤波和多路控制结构的设计以及基 于偶极(电荷)源时空模型的建立，从物理学、数学和医学影像学的角度实现了准确、可靠的脑电源定位；