腦電雙頻指數(shù)原理-課件

腦電雙頻指數(shù)原理1ppt課件腦電雙頻指數(shù)原理1ppt課件目錄1、腦電圖基礎(chǔ)2、傅里葉分析/傅里葉變換3、基于DFT的BIS4、小波分析5、總結(jié)2ppt課件目錄1、腦電圖基礎(chǔ)2ppt課件討論臨床麻醉中假如某個(gè)病人用BIS監(jiān)測(cè)麻醉深度，在用藥量維持不變的情況下，BIS數(shù)值出現(xiàn)周期性變化，可從40突然飆升到60，但生命體征無(wú)波動(dòng)。問(wèn)：1、是否可以認(rèn)為麻醉深度不夠？2、是否可以認(rèn)為是機(jī)器誤差導(dǎo)致？3、BIS監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)與不足3ppt課件討論臨床麻醉中假如某個(gè)病人用BIS監(jiān)測(cè)麻醉深度，在用藥量維持腦電圖基礎(chǔ)正常人清醒時(shí)的腦電圖：主要由快波（波）以及波組成。4ppt課件腦電圖基礎(chǔ)正常人清醒時(shí)的腦電圖：4ppt課件腦電圖基礎(chǔ)波特點(diǎn)：額部的頻率比枕部的頻率慢。波對(duì)刺激的變化：波衰減。5ppt課件腦電圖基礎(chǔ)波特點(diǎn)：5ppt課件腦電圖基礎(chǔ)快波：即波。特點(diǎn)：覺(jué)醒時(shí)出現(xiàn)。同樣會(huì)因受刺激而衰減。6ppt課件腦電圖基礎(chǔ)快波：即波。6ppt課件腦電圖基礎(chǔ)睡眠與腦電圖慢波出現(xiàn)！7ppt課件腦電圖基礎(chǔ)睡眠與腦電圖慢波出現(xiàn)！7ppt課件腦電圖基礎(chǔ)a=安（an）靜/'θi:t?/θi≈s=sleep8ppt課件腦電圖基礎(chǔ)a=安（an）靜/'θi:t?/θi腦電圖基礎(chǔ)全麻時(shí)的深度監(jiān)測(cè)：蘇醒時(shí)捕抓

、波。麻醉時(shí)捕抓、波。9ppt課件腦電圖基礎(chǔ)全麻時(shí)的深度監(jiān)測(cè)：9ppt課件

傅里葉級(jí)數(shù)/傅里葉變換

時(shí)域隨時(shí)間改變的，如:股票走勢(shì)，汽車行駛軌跡頻域10ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)/傅里葉變換時(shí)域隨你眼中落葉紛飛看似繁雜無(wú)章的世界其實(shí)是上帝早已譜寫(xiě)好的樂(lè)章11ppt課件你眼中落葉紛飛看似繁雜無(wú)章的世界其實(shí)是上帝早已譜寫(xiě)好的樂(lè)章1傅里葉級(jí)數(shù)任何周期函數(shù)，都可以看作是不同振幅，不同相位正弦波的疊加。12ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)任何周期函數(shù)，都可以看作是不同振幅，不同相位正弦波傅里葉級(jí)數(shù)是一個(gè)郁悶的正弦波cos（x）13ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)是一個(gè)郁悶的正弦波cos（x）13ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)隨著疊加的遞增，所有正弦波中上升的部分逐漸讓原本緩慢增加的曲線不斷變陡變陡變陡2個(gè)正弦波的疊加cos(x)+a.cos(3x)14ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)隨著疊加的遞增，所有正弦波中上升的部分逐漸讓原本緩傅里葉級(jí)數(shù)而所有正弦波中下降的部分又抵消了上升到最高處時(shí)繼續(xù)上升的部分使其變?yōu)樗骄€逐漸變成水平

繼續(xù)疊加4個(gè)正弦波15ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)而所有正弦波中下降的部分又抵消了上升到最高處時(shí)繼續(xù)傅里葉級(jí)數(shù)無(wú)窮多個(gè)正弦波疊加起來(lái)會(huì)形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90度角的矩形波呢疊加10個(gè)正弦波變成總數(shù)為19個(gè)正弦波16ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)無(wú)窮多個(gè)正弦波疊加起來(lái)會(huì)形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90度角的

畫(huà)出一個(gè)sin（x）圖形畫(huà)一個(gè)sin（3x）+sin（5x）的圖形??再把sin（5x）從圖形單獨(dú)取出？17ppt課件畫(huà)出一個(gè)sin（x）圖形畫(huà)一個(gè)sin（3x）+sin（5x傅里葉級(jí)數(shù)cos(x)+a.cos(3x)最前面黑色的線就是所有正弦波疊加而成的總和，也就是越來(lái)越接近矩形波的那個(gè)圖形。而后面依不同顏色排列而成的正弦波就是組合為矩形波的各個(gè)分量。18ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)cos(x)+a.cos(3x)最前面黑色的傅里葉級(jí)數(shù)每?jī)蓚€(gè)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的正弦波！也就是說(shuō)，為了組成特殊的曲線，有些正弦波成分是不需要的。19ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)每?jī)蓚€(gè)正弦波之間都還有一條直線，那并不是分割線，而功率譜20ppt課件功率譜20ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)正弦波就其實(shí)是一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)在一條直線上的投影。所以頻域的基本單元也可以理解為一個(gè)始終在旋轉(zhuǎn)的圓。21ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)正弦波就其實(shí)是一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)在一條直線上的投影。所以傅里葉級(jí)數(shù)相位偶聯(lián)是指一個(gè)腦電復(fù)合波的其中一個(gè)成分波的相位角依賴于其他成分波的相位角。22ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)相位偶聯(lián)是指一個(gè)腦電復(fù)合波的其中一個(gè)成分波的相位角傅里葉級(jí)數(shù)通過(guò)時(shí)域到頻域的變換，我們得到了一個(gè)從側(cè)面看的頻譜，但是這個(gè)頻譜并沒(méi)有包含時(shí)域中全部的信息。相位譜23ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)通過(guò)時(shí)域到頻域的變換，我們得到了一個(gè)從側(cè)面看的頻譜傅里葉級(jí)數(shù)相位波峰24ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)相位波峰24ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)于是，通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)變換后得到了個(gè)兩譜：1、頻譜2、相位譜25ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)于是，通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)變換后得到了個(gè)兩譜：25ppt傅里葉變換傅里葉級(jí)數(shù)的本質(zhì)是將一個(gè)周期的信號(hào)分解成無(wú)限多分開(kāi)的（離散的）正弦波，但是宇宙并不是周期的。26ppt課件傅里葉變換傅里葉級(jí)數(shù)的本質(zhì)是將一個(gè)周期的信號(hào)分解成無(wú)限多分開(kāi)人生在世，往昔的很多事情只能一期一會(huì)。且永不再來(lái)。唯有刻骨銘心的事才標(biāo)記在時(shí)光中，成為記憶。27ppt課件人生在世，往昔的很多事情只能一期一會(huì)。且永不再來(lái)。唯有刻骨銘傅里葉變換往昔是一個(gè)連續(xù)的非周期信號(hào)，而回憶是一個(gè)周期離散信號(hào)。28ppt課件傅里葉變換往昔是一個(gè)連續(xù)的非周期信號(hào)，而回憶是一個(gè)周期離散信傅里葉變換傅里葉變換，則是將一個(gè)時(shí)域非周期的連續(xù)信號(hào)，轉(zhuǎn)換為一個(gè)在頻域非周期的連續(xù)信號(hào)。29ppt課件傅里葉變換傅里葉變換，則是將一個(gè)時(shí)域非周期的連續(xù)信號(hào)，轉(zhuǎn)換為傅里葉變換離散譜連續(xù)譜30ppt課件傅里葉變換離散譜連續(xù)譜30ppt課件傅里葉變換這里有一條數(shù)軸，在數(shù)軸上有一個(gè)紅色的線段，它的長(zhǎng)度是1。當(dāng)它乘以3的時(shí)候，它的長(zhǎng)度發(fā)生了變化，變成了藍(lán)色的線段，而當(dāng)它乘以-1的時(shí)候，就變成了綠色的線段，或者說(shuō)線段在數(shù)軸上圍繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)了180度。31ppt課件傅里葉變換這里有一條數(shù)軸，在數(shù)軸上有一個(gè)紅色的線段，它的長(zhǎng)度傅里葉變換我們知道乘-1其實(shí)就是乘了兩次i使線段旋轉(zhuǎn)了180度，那么乘一次i呢——答案很簡(jiǎn)單——旋轉(zhuǎn)了90度。32ppt課件傅里葉變換我們知道乘-1其實(shí)就是乘了兩次i使線段旋轉(zhuǎn)了傅里葉變換歐拉公式當(dāng)x等于Pi的時(shí)候33ppt課件傅里葉變換歐拉公式當(dāng)x等于Pi的時(shí)候33ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)/傅里葉變換歐拉公式是將正弦波統(tǒng)一成了簡(jiǎn)單的指數(shù)形式右側(cè)投影是正弦函數(shù)左側(cè)投影是余弦函數(shù)34ppt課件傅里葉級(jí)數(shù)/傅里葉變換歐拉公式是將正弦波統(tǒng)一成了簡(jiǎn)單的指數(shù)形傅里葉變換在時(shí)頻上的投影35ppt課件傅里葉變換在時(shí)頻上的投影35ppt課件36ppt課件36ppt課件基于FFT的BIS是一個(gè)復(fù)合指數(shù),涉及到時(shí)域、頻域和雙譜域，它綜合了三個(gè)完全不同的EEG參數(shù)，突發(fā)抑制率(BSR)，SynchFastSlow（雙頻譜分析相對(duì)比率，得到一個(gè)無(wú)量綱的變量。

37ppt課件基于FFT的BIS是一個(gè)復(fù)合指數(shù),涉及到時(shí)域、頻域和雙譜域，基于FFT的BISBSR/QUAZI（時(shí)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(hào)周期性地從正常高電位轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢簧踔亮汶娢?。由全身麻醉中大劑量用藥引起地突發(fā)抑制被認(rèn)為與大腦新陳代謝要求降低和大腦缺血性保護(hù)有關(guān)。QUAZI:它是當(dāng)電壓出現(xiàn)基線漂移，BSR不起作用時(shí),用來(lái)檢測(cè)突發(fā)抑制。

38ppt課件基于FFT的BISBSR/QUAZI（時(shí)域分析）38ppt課基于FFT的BIS相對(duì)比率：即兩段頻帶功率比的對(duì)數(shù)log(P30-47Hz/P11-20Hz)39ppt課件基于FFT的BIS相對(duì)比率：即兩段頻帶功率比的對(duì)數(shù)log(基于FFT的BISSynchFastSlow（雙頻譜分析）：頻率0.5～47Hz內(nèi)的所有雙譜峰值和與40～47Hz內(nèi)所有雙譜值和之比的對(duì)數(shù)Z40ppt課件基于FFT的BISSynchFastSlow（雙頻譜分析）：基于FFT的BISBSR/QUAZI（時(shí)域分析）X相對(duì)比率（頻域分析，log(P30-47Hz/P11-20Hz)）YSynchFastSlow（雙頻譜分析）Z

商業(yè)機(jī)密41ppt課件基于FFT的BISBSR/QUAZI（時(shí)域分析）基于FFT的BIS綜上，相比之下，BIS必然具備以下優(yōu)點(diǎn)：1、不受肌電影響。2、與生命體征波動(dòng)無(wú)相關(guān)。3、與睡眠、麻醉有相當(dāng)良好的相關(guān)性。4、滯后時(shí)間短（＜5s）。42ppt課件基于FFT的BIS綜上，相比之下，BIS必然具備以下優(yōu)點(diǎn)：4基于FFT的BIS但相應(yīng)而來(lái)的缺點(diǎn)是：1、無(wú)法充分利用EEG信息（時(shí)域分析缺失）*2、無(wú)法監(jiān)測(cè)部分顱腦及頭面部手術(shù)。3、無(wú)法監(jiān)測(cè)小于6個(gè)月的嬰兒。*詳見(jiàn)小波分析43ppt課件基于FFT的BIS但相應(yīng)而來(lái)的缺點(diǎn)是：*詳見(jiàn)小波分析43pp小波分析對(duì)非平穩(wěn)過(guò)程，傅里葉變換存在局限性。做完FFT（快速傅里葉變換）后，可以在頻譜上看到清晰的四條線，信號(hào)包含四個(gè)頻率成分。這是一個(gè)有規(guī)律周期的信號(hào)44ppt課件小波分析對(duì)非平穩(wěn)過(guò)程，傅里葉變換存在局限性。做完FFT（快速小波分析如果是頻率隨著時(shí)間變化的非平穩(wěn)信號(hào)后兩個(gè)個(gè)時(shí)域上有巨大差異的信號(hào)，頻譜（幅值譜）卻近乎一致45ppt課件小波分析如果是頻率隨著時(shí)間變化的非平穩(wěn)信號(hào)后兩個(gè)個(gè)時(shí)域上有巨小波分析然而平穩(wěn)信號(hào)大多是人為制造出來(lái)的，自然界的大量信號(hào)幾乎都是非平穩(wěn)的，所以在比如生物醫(yī)學(xué)信號(hào)分析等領(lǐng)域中，基本看不到單純傅里葉變換這樣幼稚的方法。46ppt課件小波分析然而平穩(wěn)信號(hào)大多是人為制造出來(lái)的，自然界的大量信號(hào)幾小波分析對(duì)于處理非線性波形，傅里葉分析里面一個(gè)簡(jiǎn)單可行的方法就是——加時(shí)間窗。47ppt課件小波分析對(duì)于處理非線性波形，傅里葉分析里面一個(gè)簡(jiǎn)單可行的方法小波分析這種通過(guò)加時(shí)間窗的傅里葉分析稱為短時(shí)傅里葉變換（STFT）。用這樣的方法，可以得到一個(gè)信號(hào)的時(shí)頻圖了48ppt課件小波分析這種通過(guò)加時(shí)間窗的傅里葉分析稱為短時(shí)傅里葉變換（ST小波分析STFT存在一個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該用多寬的窗函數(shù)？答案是無(wú)法確定的49ppt課件小波分析STFT存在一個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該用多寬的窗函數(shù)？答案是小波分析由于傅里葉分析無(wú)法充分滿足波形的非線性特征分析。因此，基于FFT的BIS幾乎干脆放棄時(shí)域分