[发明专利]一种基于脑电频域特征指标化算法的耳鸣治疗设备及方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种基于脑电频域特征指标化算法的耳鸣治疗设备及方法。 

  

背景技术

   耳鸣是临床常见病、多发病，目前其病因没有明确结论。通常采用声音掩蔽的治疗手段，即选择不同频率的声音给患者听，让其感觉那种声音能否使其感觉到耳鸣缓解或消失，然后将此声音持续给患者听，已达到治疗或缓解的目的。这种由患者自我感觉的方法不客观、准确性差。 

  

发明内容

本发明的目的，提供一种基于脑电频域特征指标化算法的耳鸣治疗设备，以客观的判断、评估耳鸣治疗效果。 

本发明的技术方案如下： 

一种基于脑电频域特征指标化算法的耳鸣治疗设备，所述设备包括耳机、脑电信号采集装置、IC电路、信号传输装置及终端设备，其特征在于：

脑电信号采集装置包括脑电信号采集电极、脑电信号参考电极和信号处理器，所述采集装置对人脑活动产生的模拟脑电波进行采样、量化，变成离散数字信号，进行后续的处理；

所述IC电路包括信号放大器及信号处理器，所述信号放大器为为前置信号放大器，将量化的数字信号进行放大，增强处理和传输过程中的抗干扰能力；

所述信号处理器对采集的信号进行去噪预处理，增强脑电波信号的强度，并从中提取反映人认知状态变化的计算指标，评估使用者的状态； 

所述信号传输装置连接IC电路与终端设，将IC电路提取的计算指标传输给终端设备；

所述终端设备为一PC机，对上述计算指标进行处理，并进行显示和反馈。

进一步的，所述耳机为头戴式耳机，脑电信号采集装置及IC电路整合在耳机本体中，并进一步整合有电池仓及电源开关。 

进一步的，所述脑电信号采集电极位于头部，脑电信号参考电极夹位于耳部。 

进一步的，所述信号传输装置为无线信号传输装置。 

一种基于脑电频域特征指标化算法的耳鸣治疗方法，其特征在于，所述方法，所述方法步骤如下： 

（1）初始化设备硬件，设定可接受条件；

（2）声源自动播放声音，同时采集脑电数据；

（3）对采集的数据滤波、去噪、时频分析、计算脑电指标；

（4）将计算的脑电指标传输至客户端并进行显示；

（5）判断是否符合接受条件；如果符合，则给正在播放的声音设定可接受标记；如果不符合，则再次至步骤（2）进行相关步骤。

进一步的，所述指标化算法具体如下： 

（1）预处理：对量化的脑电波进行数字滤波，去除肌电等干扰噪音；所述滤波器为无限冲激响应（IIR）带通滤波器； 

（2）特征表达和提取：从预处理之后的脑电信号中提取反映综合认知状态的基本指标，具体包括alpha波（8-13Hz）、beta波（13-20Hz），delta（1-4Hz），theta（4-7Hz）；运用时频分析技术将这些指标从原始时域信号中提取出来，在频域上以能量或功率的时间序列形式加以表达；

（3）指标化表示：将上述基本指标进行标准化，使得不同使用者以及同一个使用者不同时间的同一指标具有相同的物理含义；所述算法输出警觉性水平和紧张度水平两个指标， 所述警觉性水平指标和和紧张度水平指标具体如下：

a(t)、b(t)和c(t)分别表示alpha、beta和theta三个频段的时序信号，他们分别由原始脑电信号的经由时频分析并选定特定频段的能量累加实现；

警觉度指标：

S1(t)=c(t)/a(t)，其中t表示时间，a和c分别表示alpha和theta的能量；

紧张度指标：

S2(t)=b(t)*c(t)，其中t表示时间，b和c分别表示beta和theta的能量；

（4）注意力水平的判定：即以正常使用者在没有困倦、疲劳状态发生的情况下，持续保持注意2分钟的警觉性水平指标和和紧张度水平指标两项指标序列的时序均值的60%作为判决门限，低于此门限判决为疲劳发生，表明此时通过耳机产生的声音已很好的抑制住耳鸣，低于阈值则表明耳机产生的声音对耳鸣抑制效果不理想。

  

进一步的，所述步骤（1）中，带通滤波器的低通起始频率为1Hz，高通截止频率为35Hz。

进一步的，所述步骤（2）特征表达子模块的具体算法如下：