BIS原理主題知識講座

腦電雙頻指數原理邱遠東BIS原理主題知識講座第1頁目錄1、腦電圖基礎2、傅里葉分析/傅里葉變換3、基于DFTBIS4、小波分析5、總結BIS原理主題知識講座第2頁討論臨床麻醉中假如某個病人用BIS監(jiān)測麻醉深度，在用藥量維持不變情況下，BIS數值出現周期性改變，可從40突然飆升到60，但生命體征無波動。問：1、是否能夠認為麻醉深度不夠？2、是否能夠認為是機器誤差造成？3、BIS監(jiān)測優(yōu)點與不足BIS原理主題知識講座第3頁腦電圖基礎正常人清醒時腦電圖：主要由快波（波）以及波組成。BIS原理主題知識講座第4頁腦電圖基礎波特點：額部頻率比枕部頻率慢。波對刺激改變：波衰減。BIS原理主題知識講座第5頁腦電圖基礎快波：即波。特點：覺醒時出現。一樣會因受刺激而衰減。BIS原理主題知識講座第6頁腦電圖基礎睡眠與腦電圖腦電圖特征睡眠分期國際分類波覺醒期覺醒期波開始消失，波出現淺睡期

NREMⅠ期頂尖波輕睡眠早期紡錘波與中幅度慢波輕睡眠期NREM睡眠Ⅱ期紡錘波與高幅度慢波中度睡眠期NREM睡眠Ⅲ期慢波睡眠（恢復體力，無夢，生長激素分泌）高幅度慢波，無紡錘波深睡眠期NREM睡眠Ⅳ期低幅度慢波，快波出現REM睡眠期REM早期

快波睡眠（恢復精力，做夢，代謝↑）慢波出現！BIS原理主題知識講座第7頁腦電圖基礎波形頻率正常麻醉

<4Hz20-200v嬰幼兒清醒，成人熟睡深麻醉，缺血，用藥過量

4-7Hz100-150v兒童清醒，成人淺睡全麻

8-13Hz8-12Hz20-100v清醒閉眼清醒放松，淺麻醉12-30Hz5-20v睜眼或思索精神集中，小劑量鎮(zhèn)靜

30-100Hza=安（an）靜/'θi:t?/θi≈s=sleepBIS原理主題知識講座第8頁腦電圖基礎全麻時深度監(jiān)測：清醒時捕抓

、波。麻醉時捕抓、波。BIS原理主題知識講座第9頁

傅里葉級數/傅里葉變換

時域隨時間改變，如:股票走勢，汽車行駛軌跡頻域BIS原理主題知識講座第10頁你眼中落葉紛飛看似繁雜無章世界其實是上帝早已譜寫好樂章BIS原理主題知識講座第11頁傅里葉級數任何周期函數，都能夠看作是不一樣振幅，不一樣相位正弦波疊加。BIS原理主題知識講座第12頁傅里葉級數是一個郁悶正弦波cos（x）BIS原理主題知識講座第13頁傅里葉級數伴隨疊加遞增，全部正弦波中上升部分逐步讓原本遲緩增加曲線不停變陡

變陡變陡2個正弦波疊加cos(x)+a.cos(3x)BIS原理主題知識講座第14頁傅里葉級數而全部正弦波中下降部分又抵消了上升到最高處時繼續(xù)上升部分使其變?yōu)樗骄€逐步變成水平

繼續(xù)疊加4個正弦波BIS原理主題知識講座第15頁傅里葉級數無窮多個正弦波疊加起來會形成一個標準90度角矩形波呢疊加10個正弦波變成總數為19個正弦波BIS原理主題知識講座第16頁

畫出一個sin（x）圖形畫一個sin（3x）+sin（5x）圖形??再把sin（5x）從圖形單獨取出？BIS原理主題知識講座第17頁傅里葉級數cos(x)+a.cos(3x)最前面黑色線就是全部正弦波疊加而成總和，也就是越來越靠近矩形波那個圖形。而后面依不一樣顏色排列而成正弦波就是組合為矩形波各個分量。BIS原理主題知識講座第18頁傅里葉級數每兩個正弦波之間都還有一條直線，那并不是分割線，而是振幅為0正弦波！也就是說，為了組成特殊曲線，有些正弦波成份是不需要。BIS原理主題知識講座第19頁功率譜BIS原理主題知識講座第20頁傅里葉級數正弦波就其實是一個圓周運動在一條直線上投影。所以頻域基本單元也能夠了解為一個一直在旋轉圓。BIS原理主題知識講座第21頁傅里葉級數相位偶聯是指一個腦電復合波其中一個成份波相位角依賴于其它成份波相位角。BIS原理主題知識講座第22頁傅里葉級數經過時域到頻域變換，我們得到了一個從側面看頻譜，不過這個頻譜并沒有包含時域中全部信息。相位譜BIS原理主題知識講座第23頁傅里葉級數相位波峰BIS原理主題知識講座第24頁傅里葉級數于是，經過傅里葉級數變換后得到了個兩譜：1、頻譜2、相位譜BIS原理主題知識講座第25頁傅里葉變換傅里葉級數本質是將一個周期信號分解成無限多分開（離散）正弦波，不過宇宙并不是周期。BIS原理主題知識講座第26頁人生在世，往昔很多事情只能一期一會。且永不再來。唯有刻骨銘心事才標識在時光中，成為記憶。BIS原理主題知識講座第27頁傅里葉變換往昔是一個連續(xù)非周期信號，而回想是一個周期離散信號。BIS原理主題知識講座第28頁傅里葉變換傅里葉變換，則是將一個時域非周期連續(xù)信號，轉換為一個在頻域非周期連續(xù)信號。BIS原理主題知識講座第29頁傅里葉變換離散譜連續(xù)譜BIS原理主題知識講座第30頁傅里葉變換這里有一條數軸，在數軸上有一個紅色線段，它長度是1。當它乘以3時候，它長度發(fā)生了改變，變成了藍色線段，而當它乘以-1時候，就變成了綠色線段，或者說線段在數軸上圍繞原點旋轉了180度。BIS原理主題知識講座第31頁傅里葉變換我們知道乘-1其實就是乘了兩次i使線段旋轉了180度，那么乘一次i呢——答案很簡單——旋轉了90度。BIS原理主題知識講座第32頁傅里葉變換歐拉公式當x等于Pi時候BIS原理主題知識講座第33頁傅里葉級數/傅里葉變換歐拉公式是將正弦波統(tǒng)一成了簡單指數形式右側投影是正弦函數左側投影是余弦函數BIS原理主題知識講座第34頁傅里葉變換在時頻上投影BIS原理主題知識講座第35頁BIS原理主題知識講座第36頁基于FFTBIS是一個復合指數,包括到時域、頻域和雙譜域，它綜合了三個完全不一樣EEG參數，突發(fā)抑制率(BSR)，SynchFastSlow（雙頻譜分析相對比率，得到一個無量綱變量。

BIS原理主題知識講座第37頁基于FFTBISBSR/QUAZI（時域分析）BSR（突發(fā)抑制率）：突發(fā)抑制發(fā)生在深麻醉期,其特征是EEG信號周期性地從正常高電位轉變?yōu)榈碗娢簧踔亮汶娢?。由全身麻醉中大劑量用藥引發(fā)地突發(fā)抑制被認為與大腦新陳代謝要求降低和大腦缺血性保護相關。QUAZI:它是當電壓出現基線漂移，BSR不起作用時,用來檢測突發(fā)抑制。

BIS原理主題知識講座第38頁基于FFTBIS相對比率：即兩段頻帶功率比對數log(P30-47Hz/P11-20Hz)BIS原理主題知識講座第39頁基于FFTBISSynchFastSlow（雙頻譜分析）：頻率0.5～47Hz內全部雙譜峰值和與40～47Hz內全部雙譜值和之比對數ZBIS原理主題知識講座第40頁基于FFTBISBSR/QUAZI（時域分析）X相對比率（頻域分析，log(P30-47Hz/P11-20Hz)）YSynchFastSlow（雙頻譜分析）Z

商業(yè)機密BIS原理主題知識講座第41頁基于FFTBIS綜上，相比之下，BIS必定具備以下優(yōu)點：1、不受肌電影響。2、與生命體征波動無相關。3、與睡眠、麻醉有相當良好相關性。4、滯后時間短（＜5s）。BIS原理主題知識講座第42頁基于FFTBIS但對應而來缺點是：1、無法充分利用EEG信息（時域分析缺失）*2、無法監(jiān)測部分顱腦及頭面部手術。3、無法監(jiān)測小于6個月嬰兒。*詳見小波分析BIS原理主題知識講座第43頁小波分析對非平穩(wěn)過程，傅里葉變換存在不足。做完FFT（快速傅里葉變換）后，能夠在頻譜上看到清楚四條線，信號包含四個頻率成份。這是一個有規(guī)律周期信號BIS原理主題知識講座第44頁小波分析假如是頻率伴隨時間改變非平穩(wěn)信號后兩個個時域上有巨大差異信號，頻譜（幅值譜）卻近乎一致BIS原理主題知識講座第45頁小波分析然而平穩(wěn)信號大多是人為制造出來，自然界大量信號幾乎都是非平穩(wěn)，所以在比如生物醫(yī)學信號分析等領域中，基本看不到單純傅里葉變換這么幼稚方法。BIS原理主題知識講座第46頁小波分析對于處理非線性波形，傅里葉分析里面一個簡單可行方法就是——加時間窗。BIS原理主題知識講座第47頁小波分析這種經過加時間窗傅里葉分析稱為短時傅里葉變換（STFT）。用這么方法，能夠得到一個信號時頻圖了BIS原理主題知識講座第48頁小波分析STFT存在一個問題，我們應該用多寬窗函數？答案是無法確定BIS原理主題知識講座第49頁小波分析因為傅里葉分析無