[0023] 下面结合附图,对本发明一种基于脑电相位同步的疲劳检测的方法做详细描述。
[0024] 如图1所示,一种基于脑电相位同步的疲劳检测的方法,包括以下步骤:
[0025] 步骤1、从Neuroscan 64导系统采集的数据中选取58通道脑电数据用于相位同步分析。
[0026] 步骤2、将步骤1采集到的脑电数据通过CAR滤波器,通过计算所记录的N个电极的信号平均值来重新评定每个时刻每个电极的电位。
[0027] CAR滤波的公式为:
[0028]
[0029] 其中x'j(t)为CAR滤波之后某一电极的电位,xj(t)为该电极滤波前的电位,N为电极数量。
[0030] 步骤3、对步骤2中得到的脑电数据根据脑区内和脑区间进行平均相位相干性计算,具体是:
[0031] 给定一段连续的时间信号,其中Hilbert变换定义为:
[0032]
[0033] 其中P.V.表示柯西主值。
[0034] 定义x(t)的解析信号为:
[0035]
[0036] 其中 和 分别是信号的瞬间振幅和瞬间相位。
[0037] 同理,对于y(t)信号,得到解析信号为:
[0038]
[0039] 如果x(t)和y(t)解析信号的相位差满足:
[0040]
[0041] 且n、m都是整数,则称信号x(t)和y(t)是n:m相位同步的。
[0042] 平均相位相干性λ(x,y)定义如下:
[0043]
[0044] 其中为Δt采样周期,N为样本点数,x、y分别表示两个信号通道, 表示x通道kΔt的瞬间相位, 表示y通道kΔt的瞬间相位。
[0045] 当λ=0时,表明信号x(t)和y(t)相位完全不同步,而λ=1则表示相位完全同步。
[0046] 两种相位同步模式:
[0047] 模式1是脑区内相位同步。计算选定脑区内所有电极对的平均相位相干值并平均。
[0048] 计算脑区内的相位同步:
[0049]
[0050] 其中chi,chj∈R1,|R1|是脑区R1内电极的数量。
[0051] 模式2是脑区间相位同步,对于脑区R1和R2,计算脑区R1的所有电极与R2的所有电极之间的平均相位相干值并平均。
[0052] 计算脑间内的相位同步:
[0053]
[0054] 其中chi∈R1,chk∈R2,|R2|是脑区R2内电极的数量。
[0055] 步骤4、
[0056] 选择四对电极对(P3-F4,F3-P4,P3-P4,Pz-Fz)进行传统的统计分析。为了得到一个更稳定的结果,定义了一下电极群组:
[0057]
[0058] 通过群组和电极对在清醒阶段和疲劳阶段的T检验结果得到
[0059]
[0060] 对于频段delta所在的群组和电极对都有显著性的差异,特别是分别对后脑,前脑-后脑,左额叶-右额叶,中额叶-中顶叶的组B,组C,F3-F4和Pz-Fz。alpha频段类似与delta,除了组D和P3-F4不显著。组B基本上在所有的频段(除了theta)都显著。
[0061] 计算delta频段的后脑脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步、alpha频段的脑区内的相位同步和前脑-后脑脑区间的相位同步,得到四个相位同步值;当四个相位同步值中的至少一个值T检验显著性相对于清醒时T检验显著性增大,则认为出现疲劳状态。
[0062] 此外delta频段在单个电极对(如Pz-Fz)的相位同步在清醒和疲劳之间变化显著,这有助于未来便携式检测设备的开发。