认知功能障碍脑电识别系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及医疗器械领域，特别是设及一种认知功能障碍脑电识别系统。
【背景技术】
[0002] 脑卒中是指因各种诱发因素引起脑内动脉狭窄、闭塞或破裂，而造成脑血液循环 障碍，临床上表现为脑功能障碍的症状和体征。脑卒中不仅引起运动、言语、吞咽等功能障 碍，更严重的是导致脑的认知障碍。认知障碍严重影响了患者的日常生活活动能力，比起正 常人尤其关联工作记忆的损失。因此，认知障碍的早期诊断和早期干预对患者的身体及屯、 理功能恢复，预防痴呆有着特别重要的意义，运就需要对认知障碍进行准确的识别，W指导 康复治疗，也有助于判断疗效和预后。
[0003] 目前认知障碍的临床诊断主要由一些神经屯、理测试量表来完成，如MMSE量表。量 表的最大局限性是主观性太强，只能作为诊断的重要参考资料，在临床诊断上还需要结合 神经电生理学等检查结果，如基于事件相关电位的脑电信号就可W很好地反映认知障碍， 其敏感性远远超出量表评分。人在不同的认知活动中，大脑动力学运动特性不同，认知电位 也不同，患有认知功能缺陷的病人在认知活动时的认知电位和正常人的有显著差别，认知 障碍对应了脑电信号潜伏期延长、幅度下降、节律不对称等抑制现象，通过比较可W评判其 认知功能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种可量化、易于实现、精度高的认知功能障碍脑电识别系 统 为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种认知功能障碍脑电识别系 统，包括：脑电采集电路；采集控制电路，与脑电采集电路通过光纤连接；采集分析主机，与 采集控制电路通过USB接口连接，采集控制电路将其由光纤接收到的信号通过USB接口发 送给采集分析主机；刺激主机显示器，用于向患者提供用于诱发脑电变化的刺激信号；光 敏检测器，安装在刺激主机显示器上，用于与脑电信号同步地检测刺激信号；光敏检测器将 其检测到的刺激信号发送给采集分析主机；采集分析主机利用小波变换提取正常对照者和 卒中患者的工作记忆1 -back任务的脑电信号中的认知电位P300作为分类特征量，并将 其送入支持向量机集成学习分类器W完成对正常对照者和卒中患者的分类，从而指导认知 评定。
[0005] 优选地，脑电采集电路包括脑电传感器和信号放大电路，脑电传感器与信号放大 电路连接，信号放大电路通过光纤与采集控制电路连接。
[0006] 优选地，信号放大电路包括前置级放大电路和与前置级放大电路连接的后置级放 大电路，其中，前置级放大电路为采用=个放大器组成的仪表放大电路，后置级放大电路为 二阶低通滤波放大电路。
[0007] 优选地，光敏检测器检测到的刺激信号经过放大和差分信号转换后，通过RS485 通讯接口传送给采集分析主机。
[0008] 优选地，采集分析主机首先利用独立分量分析算法进行脑电信号预处理，然后再 利用小波变换提取正常对照者和卒中患者的脑电信号中的认知电位P300作为分类特征 量。
[0009] 优选地，利用独立分量分析算法进行脑电信号预处理包括：利用独立分量分析算 法分解原始脑电信号，得到18个独立分量，然后根据四阶累积量的峭度分析去除其中的噪 声干扰，提取出显著特征分量。
[0010] 优选地，光敏检测器为光敏=级管。
[0011] 优选地，脑电传感器为脑电电极。
[0012] 由于采用了上述技术方案，本发明具有可量化、易于实现、精度高的特点。
【附图说明】
[0013] 图1示意性示出了本发明中的脑电信号采集系统示意图； 图2示意性示出了基于支持向量机集成学习的认知功能障碍脑电分类算法流程图； 图3A示意性示出了正常对照者的P300波形及能量分布对比示意图； 图3B示意性示出了卒中患者的P300波形及能量分布对比示意图。
【具体实施方式】
[0014] W下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可W由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
[001引请参考图1和图2,本发明提供了一种认知功能障碍脑电识别系统，包括：脑电采 集电路；采集控制电路1，与脑电采集电路通过光纤连接；采集分析主机2,与采集控制电 路1通过USB接口连接，采集控制电路1将其由光纤接收到的信号通过USB接口发送给采 集分析主机；刺激主机显示器3,用于向患者提供用于诱发脑电变化的刺激信号；光敏检测 器，安装在刺激主机显示器3上，用于与脑电信号同步地检测刺激信号；光敏检测器将其检 测到的刺激信号发送给采集分析主机；采集分析主机2利用小波变换提取正常对照者和卒 中患者的工作记忆1 -back任务的脑电信号中的认知电位P300作为分类特征量，并将其 送入支持向量机集成学习分类器W完成对正常对照者和卒中患者的分类，从而指导认知评 定。优选地，光敏检测器为光敏=级管。
[0016]优选地，选择1-back工作记忆任务。刺激内容为"四个阿拉伯数 字，刺激顺序采用伪随机方式，祀和非祀的概率相等。1-back任务中当前祀刺激和前一个刺 激内容一致时即为祀刺激，祀刺激出现时被试者需要按键确认。记录18导联（E0G1，E0G2， 巧 1，巧2，F3，F4，F7，F8，Fz，C3，Cz，C4，P3，Pz，P4，01，Oz和 02)的诱发电位， 电极安放采用标准10/20系统。
[0017] 被试病人佩戴含有脑电采集电路的测试帽，其完成脑电信号的采样、存储，并将信 号通过光纤传送给采集控制电路1。由于采用光纤传输，因此，屏蔽了工频干扰，且光纤传输 数据带宽较普通电缆宽，数据传输速率快、稳定、安全。进一步地，采集控制电路1通过USB 总线将采集到的数据上传到采集分析主机2。同时，光敏检测器检测刺激主机显示器3上的 刺激变化，并将其检测到的信号同步地传送给采集分析主机2,于是实现了脑电刺激与采集 的同步。运样，采集分析主机2便可利用小波变换提取正常对照者和卒中患者的脑电信号 中的认知电位P300作为分类特征量，并将其送入支持向量机集成学习分类器W完成对正 常对照者和卒中患者的分类，从而指导认知评定。
[0018] 由于采用了上述技术方案，本发明具有可量化、易于实现、精度高的特点。
[0019] 优选地，脑电采集电路包括脑电传感器4和信号放大电路5,脑电传感器4与信号 放大电路5连接，信号放大电路5通过光纤与采集控制电路1连接。优选地，脑电传感器4 为脑电电极。
[0020] 优选地，信号放大电路5包括前置级放大电路和与前置级放大电路连接的后置级 放大电路，其中，前置级放大电路为采用=个放大器组成的仪表放大电路，后置级放大电路 为二阶低通滤波放大电路。
[0021] 优选地，光敏检测器检测到的刺激信号经过放大和差分信号转换后，通过RS485 通讯接口传送给采集分析主机2。
[0022] 优选地，采集分析主机2首先利用独立分量分析算法进行脑电信号预处理，然后 再利用小波变换提取正常对照者和卒中患者的脑电信号中的认知电位P300作为分类特征 量。优选地，利用独立分量分析算法进行脑电信号预处理包括：利用独立分量分析算法分 解原始脑电信号，得到18个独立分量，然后根据四阶累积量的峭度分析去除其中的噪声干 扰，提取出显著特征分量。
[0023] 下面，对采集分析主机2的工作过程进行详细描述。
[0024] 首先，利用独立分量分析算法分解原始脑电信号，得到