ch3生物醫(yī)學(xué)信號處理

常見醫(yī)學(xué)信號及其檢測腦電信號腦電信號（Electroencephalogram,EEG）大腦中大量神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行自發(fā)和節(jié)律性活動時所表現(xiàn)出的電位信號?？蓮念^皮、腦皮層和腦皮層內(nèi)部記錄得到。一定程度上反映大腦的功能狀態(tài)和信息處理過程?？茖W(xué)研究和臨床診斷。腦電信號的產(chǎn)生信號產(chǎn)生大腦中大量神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生并傳導(dǎo)動作電位進(jìn)行信息交互和處理過程中，導(dǎo)致的細(xì)胞膜外負(fù)電位在頭皮和腦皮層的表現(xiàn)特點(diǎn)自發(fā)性節(jié)律性低頻自發(fā)性腦電信號自發(fā)產(chǎn)生，伴隨整個生命過程神經(jīng)元自律性放電神經(jīng)元回路興奮沖動的循環(huán)神經(jīng)元突觸的連接形式（CNS）神經(jīng)元突觸的連接形式節(jié)律性大腦神經(jīng)細(xì)胞放電同步化大量神經(jīng)元的一致性排列低頻神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的動作電位的時間寬度——1~2ms腦電信號頻率10Hz左右椎體細(xì)胞的胞體和頂樹突產(chǎn)生的突觸后電位突觸電位—興奮性突觸后電位突觸電位—抑制性突觸后電位腦電信號的分類和特點(diǎn)節(jié)律類別頻率(Hz)振幅(μV)明顯部位心理狀態(tài)α波8~1250~150枕、頂葉清醒、安靜、閉目β波14~3010~30前中央回和額葉皮層興奮θ波4~7100~150頂葉和顳葉睡眠δ波0.5~320~200額和顳葉深睡各種正常腦電波圖形腦電信號采集采集要求放大器性能較好采集環(huán)境有效接地受試者盡量避免肢體運(yùn)動采集裝置頭皮EEG電極帽位置確定——國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)矢狀位鼻根和枕外隆凸連接線10等分，中點(diǎn)為頭頂。冠狀位鼻根、外耳孔和枕外隆凸連接所形成的冠狀線也10等分以頭頂為中心的同心圓與半徑的交叉點(diǎn)來確定電極部位臨床腦電圖的10-20電極系統(tǒng)電極命名規(guī)則電極名稱：左側(cè)為奇數(shù)，右側(cè)為偶數(shù)接近中線的用較小的數(shù)字，較外側(cè)的用較大的數(shù)字電極名稱包括電極所做頭部分區(qū)的第一個字母各電極中文名稱FP1 左額極F3 左額C3 左中央P3 左頂O1 左枕F7 左前顳T3 左顳T5 左后顳FZ 額中線CZ 中央中線FP2 右額極F4 右額C4 右中央P4 右頂O2 右枕F8 右前顳T4 右顳T6 右后顳PZ 頂中線腦電信號的應(yīng)用神經(jīng)和精神疾病的診斷和康復(fù)治療預(yù)測癲癇、腦部腫瘤定位等基于腦電信號的生物反饋治療糾正某些腦電信號中失調(diào)的成分，以長時間調(diào)整和保持精神狀態(tài)。腦機(jī)接口誘發(fā)電位信號誘發(fā)電位（Evokedpotentials,EPs）當(dāng)某一特定的刺激，如聲音、光線等作用于人體的感覺系統(tǒng)時，大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的與刺激具有一定相位差的電位。各種誘發(fā)電位有特定的波形和相位反映相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)的功能常用的誘發(fā)電位皮層誘發(fā)電位刺激于感覺系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)高級認(rèn)知功能的體現(xiàn)皮層下誘發(fā)電位神經(jīng)纖維誘發(fā)電位常見誘發(fā)實(shí)驗(yàn)過度呼吸誘發(fā)試驗(yàn)在閉眼情況下讓被試者以20~25次/min的速度作有規(guī)則的深呼吸3min，或不限時間而只作100~200次深呼吸。正常表現(xiàn)：α波波幅增高，節(jié)律性增強(qiáng)；慢波增強(qiáng)，隨深呼吸的進(jìn)行，腦波波率漸慢，波幅漸高。在深呼吸停止后30秒，慢波完全消失。睜閉眼誘發(fā)試驗(yàn)在α波出現(xiàn)較好，波幅較高時，令受試者睜眼，持續(xù)5~10s后令其閉眼，間隔5~10s再重復(fù)一次。正常人在睜眼后約0.09~0.17s的潛伏期后出現(xiàn)α抑制而被β節(jié)律代替，在閉眼0.09~0.17s內(nèi)α節(jié)律又迅速恢復(fù)。閃光刺激誘發(fā)試驗(yàn)強(qiáng)更光線作閃光刺激視網(wǎng)膜引起腦電圖變化。事件相關(guān)電位人體誘發(fā)電位（evokedpotential，EP）平均誘發(fā)電位（averageevokedpotentials,AEP）“事件相關(guān)電位”（event-relatedpotential,ERP）：由于ERP是腦產(chǎn)生的，所以有人有時稱之為事件相關(guān)腦電位（event-relatedbrainpotentials）。ERP定義廣義：凡是外加一種特定的刺激作用于機(jī)體，在給予刺激或撤消刺激時，在神經(jīng)系統(tǒng)任何部位引起的電位變化。狹義：凡是外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)的某一部位，在給予刺激或撤消刺激時，在腦區(qū)引起的電位變化。ERP的成分的分類按潛伏期分類：早成分、中成分、晚成分按照刺激來源分類：外源性成分、內(nèi)源性成分