申请/专利权人：杭州电子科技大学

申请日：2021-12-13

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114145754B

主分类号：A61B5/369

分类号：A61B5/369;A61B5/374;A61B5/378;A61B5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.03.25#实质审查的生效;2022.03.08#公开

摘要：本发明公开了基于EEG交叉频率耦合的卒中脑功能评估装置。对卒中状态或健康状态被试在运动想象任务下的多通道脑电数据进行采集和预处理，提取刺激后的有效数据段；计算每个数据段的频段内以及频段间相相耦合关系；提取多尺度脑网络指标，包括全脑平均功能连接值、半球尺度上的平均功能连接值、特征路径长度、以及聚类系数指标，依据欧几里德距离评估脑功能状态。本发明突破了单频段脑网络分析的局限性，通过交叉频率脑网络进行有效的卒中脑功能评估。

主权项：1.一种基于EEG交叉频率耦合的卒中脑功能评估装置，其特征在于具体包括以下模块：脑电数据采集模块，用于采集健康状态或脑卒中状态的被试在左手、右手运动想象时多通道脑电数据；脑电数据预处理分频模块，用于对脑电数据采集模块采集到的脑电数据进行预处理，得到delta、theta、alpha、lowbeta、highbeta五个频段的左、右手运动想象刺激下的完整脑电信号段和多段脑电信号子片段；交叉频率功能连接矩阵计算模块，用于对脑电数据预处理分频模块处理后的各脑电信号子片段和完整脑电信号段计算频段内、频段间相相耦合关系，进而构建各脑电信号子片段和完整脑电信号段的频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵；其包括第一计算模块和第二计算模块；多尺度脑网络指标计算与分析模块，用于对交叉频率功能连接矩阵计算模块构建的各脑电信号子片段和完整脑电信号段的频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵计算左、右手运动想象刺激下的全脑、半球尺度上的功能连接值指标以及两两交叉频率脑网络指标，再对其进行指标分析；其包括功能连接值指标计算模块、两两交叉频率脑网络指标计算模块和指标分析模块；评估结果可视化模块，用于输出多尺度脑网络指标计算与分析模块得到的所有指标以及指标分析结果；所述功能连接值指标计算模块，用于计算左、右手运动想象刺激下alpha、lowbeta单频段内以及delta-alpha、delta-lowbeta和delta-highbeta两频段间的功能连接值指标，其包括全脑功能连接值和半球尺度上的功能连接值；具体是：1对左、右手运动想象刺激下的各脑电信号子片段和完整脑电信号段的各频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵上所有通道间的PSIfm,fn值分别进行均值化处理，得到全脑功能连接值；2对左、右手运动想象刺激下的各脑电信号子片段和完整脑电信号段的各频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵计算半球尺度上的功能连接值；所述的半球尺度上的功能连接值包括左半球功能连接值、右半球功能连接值、左右半球功能连接值；具体是：左手运动想象刺激类型下，对各频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵上右脑通道间的PSIfm,fn值分别进行均值化处理，得到右半球功能连接值；右手运动想象刺激类型下，对各频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵上左脑通道间的PSIfm,fn值分别进行均值化处理，得到左半球功能连接值；两种运动想象刺激类型下，对各频段内功能连接矩阵和频段间功能连接矩阵上左脑通道与右脑通道间的PSIfm,fn值分别进行均值化处理，得到左右半球功能连接值；所述两两交叉频率脑网络指标计算模块，用于组合delta、alpha、lowbeta、highbeta频段内功能连接矩阵和delta-alpha、delta-lowbeta、delta-highbeta频段间功能连接矩阵，计算左、右手运动想象刺激下两两交叉频率脑网络的特征路径长度和聚类系数指标；具体是：1对左、右手运动想象刺激类型下各脑电信号子片段和完整脑电信号段的任意两个频段内功能连接矩阵和对应的频段间功能连接矩阵进行拼接，构建成2N×2N大小的功能连接矩阵；功能连接矩阵的对角线上为两个频段内功能连接矩阵，非对角线为对应的频段间功能连接矩阵；将功能连接矩阵中满足阈值范围内的各元素保留并作为2N个节点的两两交叉频率脑网络的边；其中该节点指代通道；2对上述两两交叉频率脑网络计算特征路径长度指标：所述特征路径长度用于描述脑网络全局功能整合和信息传递的效率和能力，定义为脑网络中任意两个节点之间最短路径的平均值，公式如下所示： 其中N表示脑网络中节点的个数，lij表示节点i和节点j之间的最短路径长度；3对上述两两交叉频率脑网络计算聚类系数指标：所述聚类系数用于描述脑网络局部的功能分化能力，整个脑网络的聚类系数C定义所有节点的聚类系数Ci的平均值，公式如下所示： 其中N表示节点的个数，Ci表示节点i的聚类系数，ki表示节点i的度，表示经过尺度缩放后的脑网络中节点a与节点b间边的权重,wa,b表示未经尺度缩放的脑网络中节点a与节点b间边的权重，maxw表示脑网络中任意两节点边权重的最大值；所述指标分析模块，用于根据各脑电信号子片段和完整脑电信号段的左、右手运动想象刺激下全脑和半球尺度的功能连接值、特征路径长度、以及聚类系数多个指标评估大脑的功能状态。

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权利要求：

百度查询： 杭州电子科技大学 基于EEG交叉频率耦合的卒中脑功能评估装置

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