专利名称：近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法
技术领域：
本发明涉及一种精神医学领域检测和诊断受试者抑郁倾向程度的方法，特 别涉及一种以近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法。
背景技术：
抑郁症可归类为精神疾患，轻度抑郁是一种亚健康的身心状态，表现为焦 虑、躯体不适感和睡眠障碍，兴趣减退，或自觉疲乏无力，自我评价过低，自 责或有内疚感，对前途悲观失望，不愿主动与人交往等，严重的抑郁症甚至会 发生自杀、自伤行为。抑郁症的危害程度越来越引起社会和医学界的关注和重 视。
研究数据表明成人抑郁症的易患率为男子10%，女子20%。 15 25%的抑 郁症患者最终自杀成功，抑郁症已经成为世界第4大医患负担。据世界卫生组 织估计，全球大约有3%的成人遭受抑郁症的折磨，某些国家的比例可能更髙。 而在中国，有关方面对全国抑郁症患病率的最低估计为2%,即有2600万抑郁 症患者。
抑郁症的发病机制主要有四种理论基因、神经递质、免疫和环境。 抑郁症的发病机制复杂，神经生物化学理论是迄今最为"肯定"并被临床 药理"充分利用"的，用以阐述抑郁症发病的神经生物学机制抑郁症的发生 不但与去甲肾上腺素(NE)、 5-羟色胺(5-HT)水平相关；也可能与多巴胺(DA)、 乙酰胆碱(Ach)、神经肽、Y-氨基丁酸(GABA)能系统等多种神经递质及受体的 功能紊乱有关，还与内分泌系统和神经营养因子系统等方面的异常有关。同时， 抑郁症的发生还可能与神经认知功能的缺损以及神经电生理学的改变有关。 国际神经影像和分子生物学的主要研究结果表明
①1993年起，研究者开始借助磁共振成像MRI技术，观察抑郁症患者的 海马体积；1995年起，研究者开始借助脑事件相关电位ERP技术研究P300幅 度与抑郁的相关性。② 抑郁患者中的主要兴奋型神经递质5-羟色胺含量的降低比例超过80%。 脑电超慢涨落分析技术ET研究表明抑郁患者的多巴胺分泌降低。磁共振谱MRS 研究表明抑郁症患者存在前额叶和海马胆碱(Cho)代谢异常。
③ 抑郁患者中的海马体积有明显减少。对重症抑郁缓解期以及非抑郁对照 组海马体积的观察发现，抑郁症患者左侧海马体积比对照组小了19%。海马是位 于中颞叶的大脑结构，它是人类成年后神经发生的主要结构。在成人的大脑内， 新神经元生成主要在两个区域，其一就是海马齿状回的亚颗粒状区。
④ 抑郁患者的前额叶皮质神经元体积减少。前额叶的作用主要是情绪加 工。抑郁症患者单电子/X线断层SPECT技术可见不同程度的局部脑血流灌注下降 倾向，表现为额叶、颞叶和边缘系统的血流灌注减少。
无损监测抑郁的大脑成像方法，目前主要包括功能磁共振成像(fMRI/MRS)、 正电子断层成像(PET)和脑电图(EEG/ERP/ET)等，前两类方法的主要缺点是 仪器费用过高，而脑电精分析的缺点是需要多探头(10 120通道)。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种检测抑郁过程简单可靠， 辅助诊断结果准确率髙，且对受试者无身体损伤的监测抑郁方法。
本发明所采用的技术方案是提供一种近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁 的方法，采用以下步骤
① 将波长为940nm的发射、接收管一对固定于被测试者的耳额/颞穴处，
② 传感器接收到的耳穴近红外血氧信号经低通滤波、信号放大电路的处理 后输入计算机；
③ 先将得到的耳穴近红外血氧信号进行db3小波分析处理，得到脑额/颞区 神经递质总量的超低频成份；
④ 采用多重分形处理方法后，再进行LK压缩数据处理，得到mean ± p
值，其中，mean为分形谱均值，ix为阈值摆幅常模；
⑤ 确定脑额/颞区神经递质非线性复杂度特征值L化/ ZJTp，其中，ZJfn为 分形谱内低于数值mean— ^的负向峰数量，LKp为分形谱内髙于数值mean十p 的正向峰数量；⑥以ZJTn / L/fp < 1确定抑郁倾向，离1愈远，倾向愈重。 所述的db3小波的低频滤波阶数为1 10。
所述的阈值摆幅常模u，男子为分形谱均值mean的0.1 1.0%,女子为分 形谱均值mean的O. 05 0.5%。 本发明所依据的原理是
①国际学术研究认为，脑神经血管耦合存在着髙度相关性。人脑神经递质 和脑氧合血红蛋白等内源性物质具有生物化学低频振荡(1 238mHz)特性与 非线性特点。分子生物学已经证明三种主要脑神经递质含量的减少与抑郁呈现 正相关。②中国耳穴名称国家标准(GB/T13734-1992)统计认为，耳额穴对应 脑额区，耳颞穴对应脑颞区，分别呈现双向反射关系。脑额区主管思维与长期 记忆，脑颞区主管近期记忆。神经影像研究已经证明抑郁患者脑颞区体积的缩 小比例超过10%，而额叶血流灌注降低。
因此，本发明选取耳额穴颞穴，旨在间接测量人脑额区颞区信息。处于平 静心理状态中，人脑的能耗相对最低，非线性程度相对最髙。耳垂(上部)富 含动脉血氧，医学测量得知耳垂部位的血氧饱和度髙达97%，在人体组织的近 红外低吸收窗口 ( 700 1000nm)中，主要色基是氧合血红蛋白与氧离血红蛋 白，这两者吸收940nm光波的比率约为2:1。结合考虑氧合血红蛋白与氧离血 红蛋白含量的髙比例(97 : 3)特点，本方法所采用的单波长透射光对氧合血红 蛋白含量的涨落相对敏感。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1. 由于本发明检测抑郁主要关注脑额区和颞区，具体选择与额/颞区具有 双向反射关系的耳额穴与耳颞穴，间接测量准确率髙。
2. 由于本发明釆用了包括db3小波低频系数(滤波阶数1~10)、多重分 形和LK压缩阈值数据处理，构造针对脑额/颞区神经递质的特征识别评分参数， 其电学本质是间接提取脑血氧分子与脑神经递质具有同源性与平行性的mHz 信号，继而提取脑血氧分子或脑神经递质的非线性度量，进一步压缩特征形成 方便检测者辨识的复杂度评分。
3. 应用单波长收发对管构造整机的传感模块，使得测量仪器简单，操作方 便，且为无损检测。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述 实施例1:
本实施例所描述的一种利用近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法，测 量方法及步骤如下
① 测试条件为温度22'C ± 3'C,湿度55 ± 10%。室内空气无明显扰 动，室外无强噪声和电磁源。
② 测试者状态安静心理，闭目坐姿。
③ 测试信号取样部位利手对测的耳额/颞穴(例如是右利手则选左耳的 额/颞穴)。
传感器采用940nm单波长发射、接收管一对，为透射形式，传感器发射、 接收二极管轴向夹角为0° 。
⑤ 采集信号传感器接收的耳穴近红外血氧信号经低通滤波(O. 1 40Hz)、 信号放大等硬件电路的处理后输入计算机(PC)。在本实施例中，釆用LM358 双运放，带宽0. 1 40Hz，信号放大2倍，+5 V供电；利用Agilent示波器54624A 内部的A/D单元和面板上的"RUN"键控制采集数据，采样频率(在PC机中设 置)取lkHz，数据段的单次记录时间长度为1 s，间隔9 s，连续记录10次， 数据总长度为l万点。PC机串行口以Excel 546000 Toolbar为数据接口软件。
⑥ 将得到的耳穴近红外血氧信号进行db3小波分析处理，db3小波的低频 滤波阶数为1 ~10,得到脑额/颞区神经递质总量的超低频成份(0. l 40Hz)*2"
(j'为db3小波的低频滤波阶数)。
⑦ 由小波db3(j阶)串联多重分形得到谱均值mean,用LK压缩算法得到
分形谱均值mean ± u u)， u为阈值摆幅。
⑧ 提取脑额/颞区神经递质非线性复杂度特征值LKn / LKp的值，其中， LKn为分形谱内低于数值mean—w的负向峰数量，LKp为分形谱内髙于数值 mean+u的正向峰数量。
⑨ 阈值摆幅常模li (以LKn/LKp-l，抑郁评分为无抑郁时确定)，男子优 值P为分形谱均值mean的0. 1 1.0%，女子优值u为分形谱均值mean的0.05~0. 5%;小波低频阶j取l 10;采用判据LKn / LKp < 1确定抑郁倾向， 离1愈远，倾向愈重。
采用上述方法对IO名受试者(年龄25 ± 2岁，男女各半数)进行测试， 并由专业精神心理医生分别为受试者按抑郁量表HRSD (Davis JM分界值划分 为35分，20分和8分)进行评分。结果显示，HRSD量表小于8分判为无抑 郁者9人，应用本方法测试，其抑郁评分LKn / LKp = 1;而HRSD量表等于20 分判为轻度抑郁者1人(男性)，应用本方法抑郁评分LKn / LKp = 0.75 < 1。 经实验证明，本方法评分对样本组n = 23时的检验效度大于90.0%。
权利要求
1.一种近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法，其特征在于采用以下步骤①将波长为940nm的发射、接收管一对固定于被测试者的耳额/颞穴处，②传感器接收到的耳穴近红外血氧信号经低通滤波、信号放大电路的处理后输入计算机；③先将得到的耳穴近红外血氧信号进行db3小波分析处理，得到脑额/颞区神经递质总量的超低频成份；④采用多重分形数据处理方法后，再进行LK压缩数据处理，得到mean±μ值，其中，mean为分形谱均值，μ为阈值摆幅常模；⑤确定脑额/颞区神经递质非线性复杂度特征值LKn/LKp，其中，LKn为分形谱内低于数值mean-μ的负向峰数量，LKp为分形谱内高于数值mean+μ的正向峰数量；⑥以LKn/LKp＜1确定抑郁倾向，离1愈远，倾向愈重。
2. 根据权利要求1所述的一种近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法， 其特征在于所述的db3小波的低频滤波阶数为1 10。
3. 根据权利要求1所述的一种近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法， 其特征在于所述的阈值摆幅常模ii，男子为分形谱均值mean的O. 1 1.0%， 女子为分形谱均值mean的0.05 0. 5%。
全文摘要
本发明公开了一种精神医学领域检测和诊断受试者抑郁倾向程度的方法，特别涉及一种以近红外耳额/颞穴透射信号监测抑郁的方法。它将一对近红外波长的发射、接收管固定于被测试者的耳额/颞穴处，传感器接收到的耳穴近红外血氧信号经低通滤波、信号放大电路的处理后输入计算机，先将得到的耳穴近红外血氧信号进行db3小波分析处理，得到脑额/颞区神经递质总量的超低频成份，再采用多重分形、LK压缩等数据处理，提取脑额/颞区神经递质非线性复杂度特征值，判断受试者的抑郁倾向程度。该方法为无损监测，具有操作方便，准确率高的特点。
文档编号A61B5/145GK101313850SQ20081012323
公开日2008年12月3日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者李文石 申请人:苏州大学