CN109009089B - 一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，将多道脑电信号集成为一道信号，平滑滤波后得到一道检测信号，对检测信号逐点测试来寻找爆发和抑制的开始，并针对检测对象，设置阈值，根据不同对象的电生理信号特点的不同，动态调整参数，实现有针对性的检测。本发明所达到的有益效果：通过对脑电信号的处理，并针对不同检测者，对参数进行动态调整，实现有针对性地爆发抑制检测，尤其对新生儿等脑电特征特殊人群，从而提高整体的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，属于脑电信号检测技术领域。
背景技术
爆发抑制是一种特殊的弥散型的非正常脑电波形，表现为高幅高频的爆发状态与低幅值的抑制状态交替出现，而且以不可测的非周期方式出现。除用于重症监护和麻醉深度监护外，爆发抑制的检测对于判断新生儿的脑状态具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，能够针对不同的人群进行合适地调整，提高检测的准确性。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，包括如下步骤：
1)采集N道脑电信号，将每道信号进行带通滤波；
2)将滤波后的所有各通道信号集成为一道复合信号，集成公式为
其中，xci表示第i个通道的第c道脑电信号，c＝1,2，...，N，yi表示第i个通道复合后的信号；
3)取时间为t0的窗口，对单道复合信号做移动平均，得到平滑的单道检测信号；
4)对单道检测信号的每一个采样点逐个进行检测，逐一检测时：若超出给定阈值，则暂定为爆发开始，继续测试后续采样点，如果找到后续某一采样点的值低于给定阈值，则暂定为抑制开始；再次按照本步骤上述内容寻找下一个爆发开始的采样点，作为抑制结束点，相邻的爆发开始点至抑制结束点作为可能的爆发抑制周期；
给定阈值采用相对阈值，通过如下步骤进行计算：
41)对阈值进行初始化，相对阈值记为R，初始阈值记为T；
42)从单道检测信号的第一个采样点开始，逐点比较检测信号的幅值与阈值T的大小，如果检测信号的幅值小于阈值T，则更新T为检测信号的幅值；如果检测信号的幅值大于T/R，则将当前采样点作为第一个可能的爆发起始，并更新阈值T为T/R；
43)从第一个可能的爆发开始，逐点检查检测信号的幅值并记录最大幅值，更新阈值T为最大幅值乘相对阈值R直到第一个可能的抑制开始；
44)每当确认检测到一个爆发抑制，更新阈值T为当前相邻两个爆发抑制中检测信号的最大值的平均值乘以相对阈值R；
45)当找到一个爆发抑制的开始后，再检测可能的抑制结束时，如果满足以下条件：
a)当前抑制阶段的最小检测信号的幅值大于2微伏；
b)当前检测信号的幅值小于阈值T；
c)当前检测信号的幅值大于当前抑制阶段的最小检测信号的幅值除以相对阈值R；
在这种情况下，将当前检测信号的采样点作为抑制结束点，并更新阈值T为当前抑制阶段的最小检测信号的幅值除以相对阈值R；
5)对经过步骤4)得到的可能的爆发抑制周期进行检测并确认是否为爆发抑制：如果抑制时间小于t1，则将其归为爆发的一部分，如果爆发时间小于t2，则将其归为抑制的一部分；
确认为爆发抑制的条件为：
I)抑制时间大于t1；
II)爆发时间大于t2；
III)爆发抑制周期小于t3；
其中，t1、t2、t3依据经验值确定。
进一步地，所述步骤1)中，在进行带通滤波的同时，对干扰信号进行处理。
进一步地，所述对干扰信号进行处理具体方法如下：
11)将带通滤波后的每一道信号每隔5s分成一数据段；
12)逐一对每一数据段进行检测，检测准则如下：
I)如果某一道信号在某一数据段内信号最大幅值大于300微伏，在当前数据段和下一数据段内，该道信号将不被纳入单道检测信号；
II)如果某一道信号在某一数据段内，信号在30Hz到50Hz的频带内的标准方差大于4微伏，在当前数据段和下一数据段内，该道信号将不被纳入单道检测信号；
13)如果在某一数据段内没有任何一道信号纳入单道检测信号，从下一个数据段按照步骤12)重新开始检测。
优选地，所述步骤3)中t0＝0.5s。
优选地，所述步骤5)中t1＝1s，t2＝0.5s，t3＝60s。
优选地，所述步骤41)中相对阈值记R的缺省值设为0.5，初始阈值T设为9微伏。
本发明所达到的有益效果：通过对脑电信号的处理，并针对不同检测者，对参数进行调整，实现有针对性地爆发抑制检测，从而提高整体的检测效率。
附图说明
图1是自动检测爆发抑制示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
首先对于本发明所涉及的一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法的具体实现步骤进行说明，如下步骤：
步骤1)采集N道脑电信号，将每道信号进行带通滤波。由于伪迹和肌电噪声很强的情况下通常无法正确判断爆发抑制，本步骤中对干扰信号作了特殊处理。
具体方法如下：
11)将带通滤波后的每一道信号每隔5s分成一数据段；
12)逐一对每一数据段进行检测，检测准则如下：
I)如果某一道信号在某一数据段内信号最大幅值大于300微伏，在当前数据段和下一数据段内，该道信号将不被纳入单道检测信号；
II)如果某一道信号在某一数据段内，信号在30Hz到50Hz的频带内的标准方差大于4微伏，在当前数据段和下一数据段内，该道信号将不被纳入单道检测信号；
13)如果在某一数据段内没有任何一道信号纳入单道检测信号，从下一个数据段按照步骤12)重新开始检测。
步骤2)将滤波后的所有各通道信号集成为一道复合信号，集成公式为
其中，xci表示第i个通道的第c道脑电信号，c＝1,2，...，N，yi表示第i个通道复合后的信号。
步骤3)取时间为t0(本实施例中t0＝0.5s)的窗口，对单道复合信号做移动平均，得到平滑的单道检测信号；步骤2把多通道信号复合为单通道，对这个单通道信号做移动平均平滑处理(moving average)，移动平均的窗口大小取t0。
步骤4)对单道检测信号的每一个采样点逐个进行检测，逐一检测时：若超出给定阈值，则暂定为爆发开始，继续测试后续采样点，如果找到后续某一采样点的值低于给定阈值，则暂定为抑制开始；再次按照本步骤上述内容寻找下一个爆发开始的采样点，作为抑制结束点，相邻的爆发开始点至抑制结束点作为可能的爆发抑制周期。
步骤5)对经过步骤4)得到的可能的爆发抑制周期进行检测并确认是否为爆发抑制：如果抑制时间小于t1，则将其归为爆发的一部分，如果爆发时间小于t2，则将其归为抑制的一部分；
确认为爆发抑制的条件为：
I)抑制时间大于t1；
II)爆发时间大于t2；
III)爆发抑制周期小于t3；
其中，t1、t2、t3依据经验值确定，这里，优先选取t1＝1s，t2＝0.5s，t3＝60s。
对于以上步骤内容中，给定阈值在现有技术中，可以用绝对阈值或相对阈值，在成人ICU中通常用绝对阈值，缺省值取9微伏。然而当用于新生儿的监护时，因为没有一致的标准，在本方法中采用相对阈值，确定阈值的算法如下：
41)对阈值进行初始化，相对阈值记为R，初始阈值记为T(本实施例中，相对阈值记R的缺省值设为0.5，初始阈值T设为9微伏)。
42)从单道检测信号的第一个采样点开始，逐点比较检测信号的幅值与阈值T的大小，如果检测信号的幅值小于阈值T，则更新T为检测信号的幅值；如果检测信号的幅值大于T/R，则将当前采样点作为第一个可能的爆发起始，并更新阈值T为T/R；
43)从第一个可能的爆发开始，逐点检查检测信号的幅值并记录最大幅值，更新阈值T为最大幅值乘相对阈值R直到第一个可能的抑制开始；
44)每当确认检测到一个爆发抑制，更新阈值T为当前相邻两个爆发抑制中检测信号的最大值的平均值乘以相对阈值R；
45)当找到一个爆发抑制的开始后，再检测可能的抑制结束时，如果满足以下条件：
a)当前抑制阶段(即爆发抑制开始后到抑制结束的阶段)的最小检测信号的幅值大于2微伏；
b)当前检测信号的幅值小于阈值T；
c)当前检测信号的幅值大于当前抑制阶段的最小检测信号的幅值除以相对阈值R；
在这种情况下，将当前检测信号的采样点作为抑制结束点，并更新阈值T为当前抑制阶段的最小检测信号的幅值除以相对阈值R。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，包括如下步骤：
1)采集N道脑电信号，将每道信号进行带通滤波；
2)将滤波后的所有各通道信号集成为一道复合信号，集成公式为
其中，xci表示第i个通道的第c道脑电信号，c＝1,2，...，N，yi表示第i个通道复合后的信号；
3)取时间为t0的窗口，对单道复合信号做移动平均，得到平滑的单道检测信号；
4)对单道检测信号的每一个采样点逐个进行检测，逐一检测时：若超出给定阈值，则暂定为爆发开始，继续测试后续采样点，如果找到后续某一采样点的值低于给定阈值，则暂定为抑制开始；
再次按照步骤4)上述内容寻找下一个爆发开始的采样点，作为抑制结束点，相邻的爆发开始点至抑制结束点作为可能的爆发抑制周期；
给定阈值采用相对阈值，通过如下步骤进行计算：
41)对阈值进行初始化，相对阈值记为R，初始阈值记为T；
42)从单道检测信号的第一个采样点开始，逐点比较检测信号的幅值与阈值T的大小，如果检测信号的幅值小于阈值T，则更新T为检测信号的幅值；如果检测信号的幅值大于T/R，则将当前采样点作为第一个可能的爆发起始，并更新阈值T为T/R；
43)从第一个可能的爆发开始，逐点检查检测信号的幅值并记录最大幅值，更新阈值T为最大幅值乘相对阈值R直到第一个可能的抑制开始；
44)每当确认检测到一个爆发抑制，更新阈值T为当前相邻两个爆发抑制中检测信号最大值的平均值乘以相对阈值R；
45)当找到一个爆发抑制的开始后，再检测可能的抑制结束时，如果满足以下条件：
a)当前抑制阶段的最小检测信号的幅值大于2微伏；
b)当前检测信号的幅值小于阈值T；
c)当前检测信号的幅值大于当前抑制阶段的最小检测信号的幅值除以相对阈值R；
在这种情况下，将当前检测信号的采样点作为抑制结束点，并更新阈值T为当前抑制阶段的最小检测信号的幅值除以相对阈值R；
5)对经过步骤4)得到的可能的爆发抑制周期进行检测并确认是否为爆发抑制：如果抑制时间小于t1，则将其归为爆发的一部分，如果爆发时间小于t2，则将其归为抑制的一部分；
确认为爆发抑制的条件为：
I)抑制时间大于t1；
II)爆发时间大于t2；
III)爆发抑制周期小于t3；
其中，t1、t2、t3依据经验值确定。
2.根据权利要求1所述的一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，所述步骤1)中，在进行带通滤波的同时，对干扰信号进行处理。
3.根据权利要求2所述的一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，所述对干扰信号进行处理具体方法如下：
11)将带通滤波后的每一道信号每隔5s分成一数据段；
12)逐一对每一数据段进行检测，检测准则如下：
I)如果某一道信号在某一数据段内信号最大幅值大于300微伏，在当前数据段和下一数据段内，该道信号将不被纳入单道检测信号；
II)如果某一道信号在某一数据段内，信号在30Hz到50Hz的频带内的标准方差大于4微伏，在当前数据段和下一数据段内，该道信号将不被纳入单道检测信号；
13)如果在某一数据段内没有任何一道信号纳入单道检测信号，从下一个数据段按照步骤12)重新开始检测。
4.根据权利要求1所述的一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，所述步骤3)中t0＝0.5s。
5.根据权利要求1所述的一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，所述步骤5)中t1＝1s，t2＝0.5s，t3＝60s。
6.根据权利要求1所述的一种适用于新生儿的脑电信号爆发抑制检测方法，其特征是，所述步骤41)中相对阈值记R的缺省值设为0.5，初始阈值T设为9微伏。
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