[发明专利]基于脑电信号的阿尔兹海默症检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于脑电信号的阿兹海默症检测系统，其特征是：该系统包括 有相互连接的电极帽(1)，UEA-FZ脑电放大器装置(2)，数据分析系统(3)；

所述电极帽(1)包括有16导电极，多个导电极采集人体头皮16导脑 电信号，电极帽(1)与UEA-FZ脑电放大器装置(2)通过PCI并口相连， 导入采集信号到UEA-FZ脑电放大器装置(2)；

所述UEA-FZ脑电放大器装置(2)对16导脑电信号进行放大、记录， 所记录的信号通过USB串口导入到数据分析系统(3)；

所述数据分析系统(3)包括有EEGLab模块(31)，信号处理模块(32)， 检测模块(33)，三个模块相互连接实现对脑电信号异常的检测。

2.根据权利要求1所述的基于脑电信号的阿兹海默症检测系统，其特征 是：所述脑电信号的导联顺序依次为：FP1、FP2、F3、F4、C3、C4、P3、 P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6；脑电电极按国际10-20标准安放。

3.根据权利要求1所述的基于脑电信号的阿兹海默症检测系统，其特征 是：所述UEA-FZ脑电放大器装置(2)为北京中科新拓生产的脑电放大器。

4.根据权利要求1所述的基于脑电信号的阿兹海默症检测系统的检测方 法，该方法即所述数据分析系统(3)中的检测模块(33)的检测流程如下：

1)对16导联脑电信号构建复杂网络：对于由UEA-FZ脑电放大器装置 (2)采集导入数据分析系统(3)中的16导脑电信号，经过数据分析系统 (3)中的EEGLab模块(31)滤除高频噪声，再经过信号处理模块(32) 划分为六个子频带后，检测模块(33)首先将各个子频带下的每一导联脑电 信号时间序列嵌入到相空间中，给定一导的脑电信号{x_i,i＝1,2,…,N}通过采 用Takens嵌入定理，选取适当的延迟时间和嵌入维，得到向量{x_i,x_i+L,x_i+2L,…, x_i+(m-1)L}i∈[1,N-(m-L)]，其中L为延迟时间m为嵌入维数，如果该导联的数 据长度为N，那么有N-(m-L)个向量被重构出来，每个向量坐标视为网络一 个节点，计算这其中N-(m-L)个节点两两间的欧几里得距离，将每个节点与 和其最近的k(eg.k＝4)个节点相连接，得到[N-(m-L)][N-(m-L)]的复杂网络邻 接矩阵，六个子频带下16导联对应6*16个复杂网络；

2)提取各导联所对应网络聚类系数序列：计算各个脑电信号子频带的相 空间复杂网络：接着，计算各相空间网络的节点聚类系数，节点i的聚类系 数C_i的定义如下：C_i＝2e_i/k_i(k_i-1),其中e_i为节点i的相邻节点的个数，k_i(k_i-1)/2 为可能存在的最大连接数，对节点数为N-(m-L)的复杂网络计算得到长度 N-(m-L)的节点聚类系数序列，六个子频带下16导联对应6*16个聚类系数序 列；

3)构建脑功能网络：对于每一子频带，计算上一步骤2)中16导联对 应聚类系数序列两两之间的皮尔逊相关系数，得到16*16的同步性矩阵，对 这一同步性矩阵进行阈值化处理，得到邻接矩阵，即为所构建的脑功能网络。 每个子频带对应一个节点个数为16的脑功能网络；

4)网络拓扑分析：利用图论理论对上一步骤3)中构建的脑功能网络进 行网络拓扑分析，提取脑功能网络的小世界度作为定量表征脑电拓扑异常的 指标，每一个脑功能网络对应一个小世界度值；

5)得出检测结果：将阿尔兹海默症患者与正常老年对照组按照上述方法 检测并计算得到的小世界度值进行比较，阿尔兹海默症患者对应脑功能网络 的小世界度相对于正常老年对照组由3.5左右减小到2.5左右。显著性分析 结果显示对照组和患病组theta和alpha2频带的小世界度组间差异F值>>1， 对照组和患病组之间具有显著性差异p值<0.01，因此能够通过计算小世界 度和显著性分析有效区分对照组和患病组，实现了对阿尔兹海默症的有效检 测。