申请/专利权人：杭州电子科技大学

申请日：2022-01-26

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN114305451B

主分类号：A61B5/369

分类号：A61B5/369;A61B5/374;A61B5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.04.29#实质审查的生效;2022.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种熵稳定性判据的儿童脑电功能连接图谱构建方法。首先进行数据预处理，然后进行功能连接网络构建，最后进行网络特征提取与分析。本发明采用随机网络和香农熵度量的结合方法搜寻最优阈值，基于该方法构建的二值网络相比其他方式构建的二值网络具有更强的组内网络稳定性，即网络的个性化连接部分更少，且更突出其年龄特征。分别提取了个体水平以及年龄组水平功能连接的图论特征，包括功能分离，功能整合，网络中心性度量分析功能连接随年龄增长的变化规律以及特定年龄阶段的功能连接模式的特性。其中，功能连接的变化趋势与医学常识相符，这验证了功能连接构建方法的合理性。

主权项：1.熵稳定性判据的儿童脑电功能连接图谱构建方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：数据预处理；对原始多通道安静睡眠期EEG信号数据进行通道选择；基于EEG信号主要信息所在的频段，进行1-30HZ带通滤波以及50HZ工频滤波去除信号噪声；将信号切成1s片段，根据生理信号的幅值范围，设定150uV阈值去除包含非生理伪迹信号的片段，得到纯净的EEG信号，最后将EEG按标准频带进行信号分解；步骤2：功能连接网络构建；对各频带的EEG片段计算ICoh关联性特征矩阵；基于稳定性准则并通过随机网络代理寻找最优阈值以构建个体水平的二值化功能连接；最后利用投票方法构建年龄组水平的功能连接；步骤3：网络特征提取与分析；提取个体水平功能连接的全局聚类系数，特征路径长度并基于统计检验方法评估关键频带，并分析关键频带下特征随年龄增长发生的变化规律；另外提取年龄组水平功能连接的度，分析网络中心性以及度分布的平衡程度；所述步骤2的具体流程如下：2-1.计算各标准频带下所有EEG片段的ICoh关联性特征矩阵；对经过预处理后的16通道的1秒EEG样本进行相干性虚部ICoh关联性特征提取，该指标能够克服容积传导效应导致的虚假连接；ICoh特征计算公式为: Pi,jf为通道i和通道j之间的互功率谱密度，其中在构建功能连接过程中通道i,j被设置为节点vi,vj，Pi,i和Pj,j分别为通道i和通道j各自的自功率谱密度，N为信号采样点数量；所有的通道对之间的ICoh指数集合构成了关联性特征矩阵，矩阵对角线则全部设为0；2-2.平均个体内各片段的ICoh关联性特征矩阵，得到个体水平的带权连接矩阵；2-3.阈值优化：1首先在0，0.5范围内选取一个初始比例阈值t，将带权连接矩阵二值化得到二值连接矩阵；然后将同年龄组的个体二值连接矩阵平均，并计算矩阵的香农熵以测量在该阈值下的二值网络稳定性；香农熵的计算公式如下： 其中x表示通道对连接状态变量；Px为各通道对之间的连接概率，即同一年龄组所有二值网络对应位置的元素的平均值；2构建随机网络以辅助阈值寻优，方法如下：保持实际的个体二值连接矩阵各节点的度不变，而打乱其连接边；以该方式为每个个体构建100个随机网络；同样用香农熵对随机网络进行稳定性测量，再将测量结果进行平均以表示该阈值下不稳定状态网络的熵值，与实际网络进行对比和做差；3在0，0.5区间范围内以0.02为步长，遍历所有比例阈值，找到随机网络与实际网络稳定性差距最大处对应的比例阈值，将其确定为最优阈值；通过该方法得到每个年龄组的各个标准频带的功能连接对应的最优阈值；2-4.阈值统一；得到最优阈值后，需要避免连接边数量不同对图论指标造成影响；将不同年龄组的比例阈值取平均进行统一，最终用平均的阈值构建各标准频带下稳定的个体二值网络；2-5.构建年龄组水平的功能连接；采用多数投票方法实现，即当某两个顶点之间的连接边在组内有超过半数为1时，该连接边保留，否则，置为0。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 杭州电子科技大学 熵稳定性判据的儿童脑电功能连接图谱构建方法

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