癫痫发作瞬态带宽特征自适应检测方法.pdf

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1、第３７卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ６２０１６年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１６癫痫发作瞬态带宽特征自适应检测方法张鹏博，王雪，张蔚航，戴逸翔（清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京１０００８４）摘要：癫痫是常见的神经系统疾病之一。癫痫发作的识别通常采用脑电测量记录中的癫痫发作起始点，以辅助医生进行诊断并对患者的发作状态报警。利用脑电信号的瞬态参数提出了一种自适应带宽特征，可用于提高癫痫发作检测精度。首先，利用经验模态分解（ＥＭＤ）求得脑电信号的本征模态函数（ＩＭＦ），并计算特

2、定阶次ＩＭＦ的解析信号；其次，利用该解析信号求解瞬时幅值与瞬时频率，对ＥＥＧ信号的带宽特征添加权重，得到可用于癫痫检测的自适应带宽特征（ＡｄａｐｔｉｖｅＢａｎｄｗｉｄｔｈ）；最后，利用该特征完成癫痫发作检测。采用长达１１８ｈ４９ｍｉｎ的癫痫患者临床脑电数据进行实验，实验结果表明，自适应带宽特征的敏感性、特异性、准确性参数均比原特征取得明显提高。自适应带宽特征可提高癫痫发作检测精度并降低时间延迟，便于及时采取治疗措施，为临床检测提供了重要依据。关键词：癫痫发作；脑电；经验模态分解；本征模态函数；带宽特征中图分类号：ＴＰ３９１．４ＴＨ７７６文献标识码：Ａ国家标准学科

3、分类代码：３１０．６１１０ＡｄａｐｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｅａｔｕｒｅｆｏｒｓｅｉｚｕｒｅｏｎｓｅｔＺｈａｎｇＰｅｎｇｂｏ，ＷａｎｇＸｕｅ，ＺｈａｎｇＷｅｉｈａｎｇ，ＤａｉＹｉｘｉａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｉｚｕｒｅｉ

4、ｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｄｉｓｅａｓｅｓ．ＳｅｉｚｕｒｅｏｎｓｅｔｉｓｕｓｕａｌｌｙｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｓｔａｒｔｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆｓｅｉｚｕｒｅｏｎｓｅｔｉｎｔｈｅＥＥＧｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｃｏｒｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｈｅｌｐｄｏｃｔｏｒｔｏｃｏｎｄｕｃｔｔｈｅｓｅｉｚｕｒｅｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｔｈｅａｌａｒｍｏｆｔｈｅｐａｔｉｅｎｔｓｔａｔｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｅｉｚｕｒｅｏｎｓｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒ

5、ｏｐｏｓｅｓａｎａｄａｐｔｉｖｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｅａｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎＥＥＧｓｉｇｎａｌｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｅｉｚｕｒｅｏｎｓｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｍｏｄｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓ（ＩＭＦｓ）ｏｆｔｈｅＥＥＧｓｉｇｎａｌｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＥＭＤ）．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＨｉｌｂｅｒｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎａｓｐｅｃｉｆｉｃｏｒｄｅｒＩＭＦｔｏｇ

6、ｅｔｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．ＴｈｅｗｅｉｇｈｔｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅＥＥＧｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｅａｔｕｒｅｓｕｓｅｄｆｏｒｓｅｉｚｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｅｉｚｕｒｅｏｎｓｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅａｄａｐｔｉｖｅｂａ

7、ｎｄｗｉｄｔｈｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｃｌｉｎｉｃＥＥＧｄａｔａｏｆｔｈｅｅｐｉｌｅｐｓｙｐａｔｉｅｎｔｓｗｉｔｈａｌｅｎｇｔｈｏｆ１１８ｈｏｕｒｓａｎｄ４９ｍｉｎｕｔｅｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｎｄｕｃｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｆｅａｔｕｒｅｓａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｉｇｉｎａ

8、ｌｆｅａｔｕｒｅｓ；ｔｈ