一种脑皮层血红蛋白信息表征运动能力参数的提取方法与流程

文档序号:12764367阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种脑皮层血红蛋白信息表征运动能力参数的提取方法,其特征在于,其步骤包括:

(1)脑卒中患者执行指鼻和跟膝径运动实验:健侧和患侧上下肢先后分别完成运动,患者自主控制运动的起始与终止时刻以及两个任务之间的休息时间;

(2)根据运动期间以及休息期间所记录的脑皮层血红蛋白浓度信息,从多频段的角度分析患者康复前后期大脑皮层各个运动功能区域内含氧血红蛋白浓度的离散程度,以及浓度值为正的活跃频段与浓度值为负的抑制频段的变化趋势;

(3)找出大脑血红蛋白信息空间差异的变化参数以及活跃与抑制频段的特征参数,表征脑卒中患者运动能力的强弱。

2.根据权利要求1所述的脑皮层血红蛋白信息表征运动能力参数的提取方法,其特征在于,在步骤(1)中,

所述指鼻任务是指首先手臂自然状态放置于身体两侧,先将上肢手臂抬起至面前,用食指指向鼻尖,然后将手臂放回原处结束任务;

跟膝径任务是指坐姿初始时下肢为水平放置状态,先将运动腿抬起放置在不动腿的膝盖位置,之后将运动腿慢慢沿着不动腿的小腿滑到原水平位置结束任务;

所述运动实验具体流程为:在任务开始前,被试保持静息状态2分钟左右后开始指鼻任务,左右肢体前后执行并重复四次;之后执行下肢的跟膝径滑动任务,同样是左右肢体前后执行并重复四次;每两个任务之间进行充分的休息,任务段和休息段交替进行;每个任务的开始和结束时刻、运动速度以及休息时间完全由患者自己控制,处于自发控制的运动状态,但在实验前告知患者休息足够多的时间,至少在30秒以上;

患者先后执行3次运动实验,首次实验时间为脑卒中的头一个月内,之后每间隔2-3周进行下一次相同的运动采集实验;同时,每次运动实验前后一天内有专业医师针对上下肢运动能力进行评估;选用每次测试过程中运动能力均比上次有进步提高的患者进行数据分析。

3.根据权利要求1所述的脑皮层血红蛋白信息表征运动能力参数的提取方法,其特征在于,在步骤(2)中,

应用近红外光脑成像设备FORIE-3000采集被试的脑皮层血红蛋白信息;所述运动功能区域包括:运动辅助区、左侧运动前区、右侧运动前区、中心主运动控制区、左侧主运动控制区和右侧主运动控制区;实验操作人员标记患者每个任务的开始和结束时刻;采用国际10-20系统标准电极定位法确定头顶中央点CZ,将头套的第7发射探头放置于CZ位置,第2发射探头正对鼻尖方向;所测试的范围包括22个测试通道,每个测试通道所测试的信息包括含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白和总氧血红蛋白浓度,分析过程采样含氧血红蛋白作为主要分析参数;

具体步骤包括:

①针对每一个测试通道的含氧血红蛋白信息进行功率谱密度分析,确定所有运动功能区域内各测试通道的主功率对应的频率范围均小于等于0.15Hz;

②针对每个采样时刻计算各个运动功能区域内的各测试通道的含氧血红蛋白平均值,进一步应用sym4小波基对每个区域的信息进行小波包分解,分解层数为8层,对应的最小频段间隔为0.015Hz;基于小波系数计算各频率的能量分布百分比,并对先后三次运动实验的测试数据分别计算能量百分比,纵向观察运动康复过程中主要能量的频率分布特征(如图3所示),可分析得出,随着运动能力的康复,主要能量的频段分布变化过程是:无能量集中频段或集中在0.1-0.12Hz→0.06-0.09Hz→0.015-0.06Hz,而且主要能量值呈递增规律;

③基于0.15Hz以下的十个频段小波系数执行小波重构,进一步基于每个频段的重构时序信息,计算每个任务段的运动功能区域时序平均值;

④针对患者康复前后测试数据计算每一频段内各个运动功能区域之间的变异系数,纵向观察运动康复过程中各频段的变异系数的大小变化以及频段分布特征,可分析得出,随着运动能力的康复,每一个频段内各个区域之间的数值离散度呈递减规律。

4.根据权利要求1所述的脑皮层血红蛋白信息表征运动能力参数的提取方法,其特征在于,在步骤(3)中,

通过分析每一频段内各区域间变异系数的分布特征以及各频段的能量大小和能量百分比,确认能量百分比居于前两位的两个频段范围、相应频段内的变异系数值以及平均能量值可用来表征运动能力的恢复过程;两个活跃频段相邻且集中在低频段0.015-0.06Hz之间,同时变异系数越小,表示运动能力恢复的越好;抑制频段的主要频段范围也随着运动能力的恢复向0-0.03Hz低频段范围转移,而且,抑制频段与活跃频段之间的频段间距也随着康复过程递减。

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