腦電癲癇信號記錄分析儀及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及腦電檢測裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種腦電癲癇信號記錄分析儀及其檢測 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的快速發(fā)展，醫(yī)療水平也有了長足的發(fā)展，越來越多的疾病被醫(yī)療專家 們解決，但是也有越來越多的新型疾病被專家學(xué)者所發(fā)現(xiàn)、確認。腦電波自從被發(fā)現(xiàn)與關(guān)注 起，就被各類醫(yī)學(xué)工作者所重視，而腦電檢測裝置更是現(xiàn)代化醫(yī)療檢測設(shè)備所不可或缺的 一種。大型腦電檢測設(shè)備的出現(xiàn)給一系列病患帶來了福音的同時，其昂貴的價格與笨重的 體積也讓腦電檢測醫(yī)療服務(wù)難以成為普通患者日常檢測項目的一個重要原因。為了能夠使 更多的群體享受到便捷價廉的腦電檢測醫(yī)療服務(wù)，各方研發(fā)機構(gòu)也都是在大力研發(fā)實際可 行的腦電檢測設(shè)備。
[0003] 腦電信號檢測設(shè)備的原理是，人腦中有許多的神經(jīng)細胞在活動著，且成電氣性的 變動。也就是說，有電氣性的擺動存在。而這種擺動呈現(xiàn)在科學(xué)儀器上，看起來就像波動一 樣。腦中的電器性震動我們稱之為腦波。用一句話來說明腦波的話，或許可以說它是由腦細 胞所產(chǎn)生的生物能源，或者是腦細胞活動的節(jié)奏。腦波目前通常通過導(dǎo)電電極對頭皮上產(chǎn) 生的電壓進行采集，經(jīng)過信號處理，繪制出來的波形就叫做腦電波，腦電波可以實時反映出 大腦各區(qū)域的活動情況，從而對病情的診斷起到關(guān)鍵作用。現(xiàn)有的醫(yī)用腦電檢測設(shè)備存在 成本高、體積大、攜帶不便、數(shù)據(jù)利用率低，以及設(shè)備擁有量少的缺點。同時一個專業(yè)的腦科 醫(yī)生需要花費大量的時間去仔細查看病人的腦電信號圖（比如病人24小時腦電圖需要花費 醫(yī)生2-3小時來查看）因此，有必要研制一種適用于各類醫(yī)療機構(gòu)包括個人的，可以有效提 高醫(yī)生診斷效率的，還能夠降低使用成本和便攜的新型腦電檢測裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中缺乏專門應(yīng)用于私人用戶的醫(yī)用級別腦電檢測裝置的問 題，提供一種腦電癲癇信號記錄分析儀，可以有效提供24小時對腦電信息進行檢測，降低了 醫(yī)療成本，加快了診斷時間。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種腦電癲癇信號記錄分析儀，包括頭部穿 戴部件和設(shè)于所述頭部穿戴部件上的檢測電路，所述檢測電路包括MCU、無線傳輸模塊、腦 電檢測模塊、數(shù)據(jù)端，
[0006] 所述MCU耦接所述無線傳輸模塊和腦電檢測模塊，用于控制無線傳輸模塊和腦電 檢測模塊的工作狀態(tài)和工作頻率，并控制無線傳輸模塊與腦電檢測模塊的數(shù)據(jù)傳輸；
[0007] 所述腦電檢測模塊包括至少兩個用于檢測腦電信號的腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線，并將檢測 得到的腦電信號傳輸至無線傳輸模塊；
[0008] 所述無線傳輸模塊用于接收腦電檢測模塊檢測到的腦電信號并將所述腦電信號 上傳至數(shù)據(jù)端；
[0009] 所述數(shù)據(jù)端耦接所述無線傳輸模塊，用于接收無線傳輸模塊上傳的腦電信號，當(dāng) 無線傳輸模塊將腦電信號傳輸至數(shù)據(jù)端后，數(shù)據(jù)端通過比對由不同的所述腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線 檢測到的腦電信號之間的差分信號，提取不同的差分信號，對差分信號進行歸類，將不同通 道的差分信號與所在通道的導(dǎo)聯(lián)線電極位置進行關(guān)聯(lián)，得到差分信號與腦功能區(qū)之間的關(guān) 聯(lián)，對腦電檢測點附近腦功能區(qū)的腦電現(xiàn)狀進行判斷，在通過MCU預(yù)置的腦電癲癇算法從檢 測到的腦電信號中提取癲癇發(fā)病時的腦電信號。
[0010] 可選的，所述頭部穿戴部件為運動頭帶或帽子。
[0011] 可選的，所述無線傳輸模塊包括射頻收發(fā)器，所述腦電信號通過所述射頻收發(fā)器 將腦電信號上傳至數(shù)據(jù)端。
[0012] -種腦電癲癇信號檢測方法，數(shù)據(jù)端通過所述方法對腦電變化進行分析并得出所 述腦電癲癇信號記錄分析儀連接對象的腦電狀況，通過比對由不同的所述腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線 檢測到的腦電信號之間的差分信號，提取不同的差分信號，對差分信號進行歸類，將不同通 道的差分信號與所在通道的導(dǎo)聯(lián)線電極位置進行關(guān)聯(lián)，得到差分信號與腦功能區(qū)之間的關(guān) 聯(lián)，對腦電檢測點附近腦功能區(qū)的腦電現(xiàn)狀進行判斷，在通過MCU預(yù)置的腦電癲癇算法從檢 測到的腦電信號中提取癲癇發(fā)病時的腦電信號。
[0013] 可選的，所述腦電癲癇算法步驟如下，包括，
[0014] 假設(shè)采集η路腦電信號。設(shè)輸入信號為x(t)，該信號是η路矩陣信號，每一路為X1 (t)，i = l，2,3, · · ·，η;
[0015] 前端電路采集到η路腦電信號，經(jīng)電路濾波、放大和AD采樣后，信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格 式x(t)，其中第i路數(shù)據(jù)*Xl(t);
[0016] 信號x(t)經(jīng)過FFT變換Χ( ω ) = jx(t)e-jtndt，將信號轉(zhuǎn)換為頻域Χ( ω );
[0017] χ( ω )經(jīng)過截止頻率為9-16Ηζ的帶通濾波后，得到頻域信號X' ( ω );
[0018] 獲得信號的小波譜
其中Ρ\ω)是母小波函 數(shù)P(t)，*表示共輒；
[0019] 在α波的時頻域(乜山，Q1, ω2)內(nèi)對ff(t，ω，δ)做小波反變換 得到α波的特征信號，類似的，在β，θ，γ節(jié)律在各自對應(yīng)的時頻域內(nèi)對W(t，co，S)做小波反 變換，得到β，Θ，γ各自的特征信號。
[0020] 可選的，還包括導(dǎo)聯(lián)線連接信號檢測步驟，所述導(dǎo)聯(lián)線連接信號檢測步驟將不同 通道的腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線放置于指定位置，腦電檢測模塊將發(fā)出一個激勵信號，通過檢測各 通道導(dǎo)聯(lián)線的相應(yīng)信號來確定各腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線是否連接正確。
[0021]可選的，還包括差分信號計算步驟，所述差分信號計算步驟將同個通道的不同輸 入腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線檢測到的信號相減得到差分信號，同個通道包括不同輸入的正輸入導(dǎo)聯(lián) 線和負輸入導(dǎo)聯(lián)線。
[0022] 可選的，還包括信號放大步驟，所述信號放大步驟對差分信號計算步驟計算得到 的差分信號進行放大。
[0023] 可選的，還包括信號過濾步驟，所述信號過濾步驟通過腦電檢測模塊內(nèi)部的可抽 取數(shù)字濾波器對信號放大步驟所得到的信號進行三階低通數(shù)字濾波處理。
[0024] 本發(fā)明具有以下的顯著技術(shù)效果:腦電癲癇信號記錄分析儀可以有效檢測人體腦 電波，檢測精度高，靈敏度好，待機時間長，適應(yīng)各種環(huán)境，使用簡單，體積小攜帶方便，成本 低。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明實施例的腦電癲癇信號記錄分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明實施例的腦電癲癇信號記錄分析儀的腦電信號檢測方法的流程示意 圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。 [0028]如圖1所示，一種腦電癲癇信號記錄分析儀，包括頭部穿戴部件和設(shè)于頭部穿戴部 件上的檢測電路，檢測電路包括MCU 100、無線傳輸模塊200模塊、腦電檢測模塊300、數(shù)據(jù)端 400。頭部穿戴部件可以為運動頭帶或者帽子，安裝的時候只需要帶上頭帶或帽子并確認佩 戴正確，即可正確采集到腦電信號。
[0029] MCU 100耦接無線傳輸模塊200模塊和腦電檢測模塊300，用于控制無線傳輸模塊 200模塊和腦電檢測模塊300的工作狀態(tài)和工作頻率，并控制無線傳輸模塊200模塊與腦電 檢測模塊300的數(shù)據(jù)傳輸。MCU 100主要包括低功耗單片機以及其外圍電路。M⑶100型號為 德州儀器公司生產(chǎn)的IC芯片，因為本裝置需要體積小便攜，用電池供電，而該公司生產(chǎn)的16 位超低功耗芯片待機電流極小，從而能夠保證腦電癲癇信號記錄分析儀長時間連續(xù)運行。
[0030] 無線傳輸模塊200模塊用于接收腦電檢測模塊300檢測到的腦電信號并通過射頻 收發(fā)器將腦電信號上傳至數(shù)據(jù)端400;腦電癲癇信號記錄分析儀可以使用有線或者無線和 主機進行通信，考慮到安裝以及維護成本，在本實施例中采用無線方案，無線傳輸模塊200 模塊是采用德州儀器公司生產(chǎn)的超低功耗藍牙芯片，其主要針對工業(yè)、科研、醫(yī)療以及短距 離無線通信設(shè)備和可穿戴設(shè)備。接收靈敏度達到_94dBm?？商峁?shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖 FIFO、接收信號強度指示(RSSI)、喚醒定時器、低電壓檢測、溫度傳感器、10位AD轉(zhuǎn)換器和通 用輸入/輸出口等功能的硬件支持。
[0031] 腦電檢測模塊300包括至少兩個用于檢測腦電信號的腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線，不同的腦 電檢測導(dǎo)聯(lián)線放置到指定腦區(qū)對應(yīng)的頭皮位置后，將檢測得到的腦電信號傳輸至無線傳輸 模塊200模塊。腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線按標(biāo)準(zhǔn)連接，每兩個腦電檢測導(dǎo)聯(lián)線組成一個輸入通道，多 個通道組合成形成多導(dǎo)聯(lián)的腦電波圖形。通過不同導(dǎo)聯(lián)組合的腦電波圖形，就可以對不同 腦功能區(qū)的活動情況進行分析，對病情的判斷分析有一個決定性的作用。
[0032] 當(dāng)無線傳輸模塊200模塊將腦電信號傳輸至數(shù)據(jù)端400后，數(shù)據(jù)端400為位于云端 或者遠端的數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)端400通過無線連接收集并記錄所有的腦電信號，數(shù)據(jù)端400 通過以下的腦電癲癇信號檢測方法對腦電信號變化進行分析并