应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统及方法与流程

本发明涉及生物电信号采集的数字电极技术领域，尤其涉及一种应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统及方法。

背景技术：

生物电信号采集设备接触人的皮肤，在皮肤表面的测量电信号通常用于检测各种生理体征，用于健康管理等。可以检测出毫伏甚至微伏量级的生物电，比如可以来测量脑电信号(EEG)、心电信号(ECG)和肌电信号(EMG)。

在涉及生理学、心理学或医学领域，以及临床心理学、精神病学、或者健康康复领域，近几年的研究人员指出，儿童和青少年的数量出现了惊人的高速增长。儿童在行为举止中可能不会生动地表现出来焦虑的增加；然而焦虑的后果是非常严重的。

由于高水平的焦虑不仅影响情感和行为领域，而且对认知能力也造成一定伤害.对于儿童来说，它会对多方面机能产生负面影响，包括思维，记忆，任意的注意力，同时相应地，它对形成不同的技能和习惯和在学校的学习成长也产生了负面影响。

所以，这给我们我们带来一个问题，即如何通过一种评估系统及方法准确高效的对儿童和青少年焦虑程度进行评估。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供了应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统及方法。借助心理测验评估焦虑的方法，并结合了脑电信号的应用可以最直接有效的对被测者进行焦虑程度的量化评估。

为实现以上目的，本发明提供了如下技术方案：

应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统，包括控制主机和脑电采集装置，所述脑电采集装置设置工作电极接触采集被测者的脑电信号，所述控制主机包括信号接收模块、分析处理模块和显示模块；

信号接收模块有线或者无线连接所述脑电采集装置接收所述脑电信号；

分析处理模块对所述脑电信号进行分析处理生成脑电信号分析结果；

显示模块将所述脑电分析结果进行直观显示。

优选地，脑电采集装置为头戴式脑电采集头盔。

本发明提供的应用脑电信号评估焦虑程度的评估方法，包括以下步骤：

S1：被测者佩戴头戴式脑电采集头盔，被测者处于静止状态，脑电采集头盔采集被测者脑电信号；

S2：评估测试期间，控制主机通过声音或者图像对被测者进行指示动作，指示动作包括被测者闭合眼睛指示以及睁开眼睛指示；

S3：脑电采集头盔分别在闭合眼睛和睁开眼睛期间连续采集被测者的脑电信号；

S4：控制主机的括脑电图机通过通信接口或无线设备接收所述脑电信号；

S5：控制主机的信号分析模块首先分析脑电信号中θ幅值、α幅值、SMR幅值、β1波幅值和β2幅值，以及θ节律、α节律、SMR节律、β1节律和β2节律，以及α波的频率峰值点；

其次，计算α波和θ节律的比值、SMR波和θ波振幅的比值、β1波和θ节律的比值；

S6：对比拥有焦虑的相应程度的儿童和青少年的相应年龄的数值特征，控制主机通过整理分析步骤S5中的数值，并将所述数值与数据库中的数值匹配后进行分类和焦虑程度的评估。

优选地，步骤S2中，提示闭合眼睛和睁开眼睛的间隔时间是60S-75s。

优选地，步骤S2中，被测者睁开眼睛期间，被测者持续观看高亮度的LED灯。

优选地，测试系统处于屏蔽室内，所述屏蔽室用于屏蔽外界电磁波对测试系统的干扰。

优选地，屏蔽室内设置摄像头，所述摄像头采集被测者的影像数据传输至控制主机。

优选地，头戴式脑电采集头盔设置工作电极，所述工作电极用于采集被测者的脑电信号。

优选地，工作电极包括采集电极和参考电极；所述参考电极采集被测者耳后无发区域信号；所述采集电极通过导电凝胶接触被测者头皮区域。

优选地，工作电极采用银/氯化银湿电极。

与现有技术相比，本发明提供的应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统级方法，具有以下有益效果：

本发明提供的应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统及方法可以更加直接和直观的通过脑电给出客观的测量结果。可以评估儿童和青少年的焦虑程度，这使得对焦虑患者准确的心理和药物干预成为了可能，在已有的目标校正方法的帮助下可以更为有效的降低焦虑程度。及时的焦虑干预和及时培训，将有可能避免焦虑水平的进一步提高和神经精神疾病的继续发展。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例的应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统的结构示意图；

图2是本发明实施例应用脑电信号评估焦虑程度的评估方法的流程示意图；

图3是本发明实施例的应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统的测试点分布图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

图1是本发明实施例的应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统的结构示意图。应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统，包括控制主机200和脑电采集装置100，脑电采集装置100设置工作电极101接触采集被测者的脑电信号，控制主机200包括信号接收模块201、分析处理模块202和显示模块203；其中：

信号接收模块201通过有线或者无线连接脑电采集装置100接收脑电信号；

分析处理模块202对脑电信号进行分析处理生成脑电信号分析结果；

显示模块203将脑电分析结果进行直观显示。

所述脑电采集装置100为头戴式脑电采集头盔。

图2是本发明实施例应用脑电信号评估焦虑程度的评估方法的流程示意图。应用脑电信号评估焦虑程度的评估方法包括以下步骤：

S1：被测者佩戴头戴式脑电采集头盔，被测者处于静止状态，脑电采集头盔采集被测者脑电信号；

S2：评估测试期间，控制主机通过声音或者图像对被测者进行指示动作，指示动作包括被测者闭合眼睛指示以及睁开眼睛指示；

S3：脑电采集头盔分别在闭合眼睛和睁开眼睛期间连续采集被测者的脑电信号；

S4：控制主机的括脑电图机通过通信接口或无线设备接收脑电信号；

S5：控制主机的信号分析模块首先分析脑电信号中θ幅值、α幅值、SMR幅值、β1波幅值和β2幅值，以及θ节律、α节律、SMR节律、β1节律和β2节律，以及α波的频率峰值点；

其次，计算α波和θ节律的比值、SMR波和θ波振幅的比值、β1波和θ节律的比值；

S6：对比拥有焦虑状况的相应水平的儿童和青少年的相应年龄的数值特征，控制主机通过整理分析步骤S5中的数值，并将数值与数据库中的数值匹配后进行分类和焦虑水平的评估。

步骤S2中，提示闭合眼睛和睁开眼睛的间隔时间是60s-75s，被测者睁开眼睛期间，被测者持续观看高亮度的LED灯。避免了因眼睛转动导致的EEG信号漂移和干扰。

评估系统处于屏蔽室内，屏蔽室用于屏蔽外界电磁波对测试系统的干扰。

进一步的，屏蔽室内设置摄像头，摄像头采集被测者的影像数据传输至控制主机。

在步骤S1中，头戴式脑电采集头盔设置工作电极，工作电极用于采集被测者的脑电信号；工作电极包括采集电极和参考电极；参考电极采集被测者耳后无发区域信号；采集电极通过导电凝胶接触被测者头皮区域。工作电极采用银/氯化银湿电极。

头戴式脑电采集头盔使用橡胶条来紧固工作电极，参考电极是由胶带和接地屏蔽的橡胶封圈固定的。

通过青少年的大脑功能焦虑状态的客观定义，数值对比，一个测试者的焦虑状态被定量的确定下来。

在脑电信号采集中，脑电波成分中各波长对应的频率如下：

Delta(δ)波–(0.1–3Hz)

Theta(θ)波–(4–7Hz)

Alpha(α)波–(8–15Hz)

Mu波–(7.5–12.5Hz)

SMR波–(12.5–15.5Hz)

Beta(β)波–(16–31Hz)

β1波-(16-22Hz)

β2波-(22-31Hz)

Gamma波–(32–100Hz)

其中，β活动是指频率超过13-40Hz的快波活动，是正常成人清醒脑电图的主要成分，分布广泛，波幅通常较低，成人多在30uV以下。当α节律因生理性反应而抑制时，常带之以β活动。焦虑患者正是由于长期高压力生活造成心理负担较重，思维极其活跃，不能让大脑有充分的休息时间而造成的焦虑症状。即使她在安静的环境中闭眼也不能有节律性的α出现。长时间下去如果得不到很好的治疗，就会出现头痛，头晕等症状。脑电图也会出现α慢化，慢波(θ、δ)增多等表现。

本发明的实质在于确定儿童和青少年的焦虑水平的方法，包括测定和分析脑电图的成分，利用关闭和打开的眼睛的期间记录脑电图，

具体的，在测试期间，测试者坐在椅子上，处在有摄像机以及屏幕的黑暗屏蔽室中；此后头盔的移动和脑电图分析是在控制主机的自动控制下完成的，

参见图3，脑电采集位置的测试点为被测者头部的各个功能区域，本实施例中，各功能区域的编号为测试点是F3，F4，C3，C4，T3，T4，P3，P4，O1，O2；

控制主机的信号分析模块首先分析脑电信号中θ幅值、α幅值、SMR幅值、β1波幅值和β2幅值，以及θ节律、α节律、SMR节律、β1节律和β2节律，以及α波的频率峰值点；其次，计算α波和θ节律的比值、SMR波和θ波振幅的比值、β1波和θ节律的比值；

控制主机通过整理分析以上比值数据，将数值与数据库中的数值匹配后进行分类和焦虑水平的评估。

数据库中包括拥有焦虑的各个年龄的儿童或青少年的比值数值特征。实际上，儿童和青少年的焦虑与大脑发展程度和他们的年龄都有相关的数值。这些比值的递减代表着儿童和青少年焦虑增加的程度。

综上所述，本发明的应用脑电信号评估焦虑程度的评估系统及方法提供了客观可靠的评估了儿童和青少年焦虑水平，记录评估了被测者闭合眼睛和张开眼睛所处的焦虑水平。

这种评估方法不同于一般的模糊测试，本发明的评估方法优势在于可以更加直接和直观的通过脑电给出客观的测量结果。可以评估儿童和青少年的焦虑水平，这使得对焦虑患者准确的心理和药物干预成为了可能，在已有的目标校正方法的帮助下可以更为有效的降低焦虑水平。及时的焦虑干预和及时培训，将有可能避免焦虑程度的进一步提高和神经精神疾病的继续发展。

以上仅为本发明较佳实施例，并不用于局限本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。