一种脑电记录参考转换装置及其转换方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物信息技术领域，具体涉及一种脑电参考电极的转换装置及其转换 方法。
【背景技术】
[0002] 脑电主要通过测量脑内神经电活动在头表产生的电磁场来研宄大脑信息处理过 程中的电生理活动，通常采用极性、头皮区域、频谱、潜伏期和电压幅度等特性来描述反映 不同神经源活动的各种特定脑电成分。为准确测量脑电成分的这些特性，最理想的情况是 选择电位不活动电极为参考进行测量。但实际中只能检测电位差，因此在头皮记录测量过 程中不可避免地要设定参考电极。常见参考电极有两类：一类是单极导联模式，即选定一个 公共电极作为其余电极的参考进行脑电记录；另一类是多极导联模式，如图1所示，它可以 是分别以左右耳为参考的记录（两个参考电极）（左图），或者以相邻电极作参考进行的记 录（多个参考电极）（右图）。
[0003] 在实际的单极导联模式采集过程中，常选择鼻尖、颈部、肩部、耳垂等离头部较远 的位置作参考。为避免心电、肌电、体动等干扰，也有选择头顶作参考的。无论头部参考电 极（如头顶、乳突）或非头部参考电极（如耳垂、颈部）或平均参考（头部全部电极的平 均）等，都会对记录产生一定的影响（尧德中.脑功能探测的电学理论与方法.科学出版 社.2003,4.)。已有对比研宄发现，上述这些参考都会引入非零的参考电极影响，为此，尧 德中发展了一种方法（REST-reference electrode standardization technique)，可以将 基于这些参考的脑电记录转化为近似零参考（相当于参考点位于无穷远点）的理想记录 (Yao D. A method to standardize a reference of scalp EEG recordings to a point at infinite. Physiological Measurement. 2001，22 :693 - 711.)。但是，该方法主要解决 了以单电极为参考的脑电记录的标准化问题，而在临床检测中常采用多极参考（如图1例 示），故上述方法不能直接引入到临床脑电数据的研宄中。临床脑电检测采用多极参考的最 大不足在于：一旦采集完成，采用不同参考电极所获得的数据，虽然都来自同一个大脑，却 成了无法关联的"孤岛"，因为目前尚无相关技术能够再将其转化为共用参考，严重影响了 数据的后续深入分析。由于左右耳参考等多极参考在临床脑电检测中较为常见，已经积累 了大量的数据，因此实现左右耳参考向其它参考的转换，可以盘活这些存量数据，对脑电研 宄具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 为解决上述【背景技术】存在的缺陷，本发明提供一种转换脑电记录的左右耳参考为 无穷远参考的装置。本发明基于以下两点事实：（1)特定参考电极的选择不会改变源和头 皮电位之间的理论联系（Yao D. A method to standardize a reference of scalp EEG recordings to a point at infinite.Physiological Measurement. 2001，22 :693 - 711; 尧德中.脑功能探测的电学理论与方法.科学出版社.2003,4.) ;(2)由于大脑内部的真实 源和它们的等效分布源会产生相同的头皮电位，故以无限远点为参考电极的电位可以借助 真实源的等效分布源近似重建出来，而等效分布源则可以从以头表某点或某几个点为参考 电极的实际记录中重建出来。
[0005] 本发明依据转换前后的电位都是由脑内的实际神经活动源或它们的等效分布源 所产生的这一物理事实，据此设计了转换装置把转换前后的电位通过共同的物理源联系起 来，本发明具体采用如下技术方案：
[0006] 一种脑电记录参考转换装置，该装置可将以左、右耳为参考的脑电记录转换成为 以无穷远处为参考的脑电记录，包括脑电采集模块、头部影像信息处理模块、脑电源模型输 入模块、脑电参考转换模块及脑电信号显示模块。所述头部影像信息处理模块用于对大脑 源功能区的影像进行网格剖分、对解空间网格进行编号，由此建立待测头部模型；所述脑电 采集模块包括左、右耳参考电极和用于采集头表电位的采集电极；所述脑电采集模块、头部 影像信息处理模块和脑电源模型输入模块的输出端均与脑电参考转换模块的输入端相连， 并分别将采集到的脑电信号和所有电极的空间位置坐标、待测头部模型数据及脑电源模型 数据输入到脑电参考转换模块；所述脑电信号输出模块与脑电参考转换模块的输出端相 连，用于显示经转换后的以无穷远处为参考的脑电记录。
[0007] 所述脑电参考转换模块包括中心处理单元、电源模块及存储器，所述电源模块的 输出端与所述中心处理单元连接，用于向所述中心处理单元提供电源，所述存储器的输出 端与所述中心处理单元的相连接，用于向所述中心处理单元提供把以左、右耳为参考的脑 电信号转换成为以无穷远处为参考的脑电信号的转换程序，所述处理单元将转换后的脑电 信号输出到所述信号显示模块。
[0008] 所述脑电参考转换模块具体采用如下方法对脑电信号进行转换：
[0009] A :计算由所述待测头部模型数据、脑电采集系统各个电极的空间位置坐标和脑电 源模型确定的传递矩阵G，具体方法如下：在编号为1的解空间位置上放置单位源，计算该 解空间处的单位源在脑电检测系统各个采集电极位置处产生的电位分布，所得电位分布构 成传递矩阵G中的第一列，按上述方法依次把所有解空间遍历放置单位源后，即可获得完 整的传递矩阵G ;
[0010] B :确定以左、右耳电极为参考的头表电位I的传递矩阵G μ具体公式如下：
[0011]
【主权项】
1. 一种脑电记录参考转换装置，包括脑电采集模块（1)、头部影像信息处理模块（2)、 脑电源模型输入模块（3)、脑电参考转换模块（4)及脑电信号显示模块（5)，