发明名称 搜索人脑神经递质信息和人脑复杂网络信息的测量装置
摘要 本发明是一种测量人脑神经递质信息和人脑复杂网络信息的测量装置。包含脑波输入与放大-导联装置、模/数转换装置、处理单元、数据存储装置、输出装置和输入控制装置。还包括脑波数据采集、S谱生成、寻优、编码区倍频与分维处理、相关计算、相关判别、全脑递质信息、飞鸟图生成输出、网络区倍频与分维处理、网络区分维数选优、HOLO图生成与输出等操作程序,和神经递质模型数据程序。该测量装置按特定的操作步骤,采集脑电信号,提取隐藏在其中的超慢系统信息,并对其进行分析处理后,得到人脑神经递质信息和人脑复杂网络信息数据,分别以“飞鸟图”和“HOLO图”的形式显示输出。
申请公布号 CN102397068A 申请公布日期 2012.04.04
申请号 CN201010282109.0 申请日期 2010.09.15
申请人 梅磊;梅苹 发明人 梅磊;梅苹
分类号 A61B5/0476(2006.01)I 主分类号 A61B5/0476(2006.01)I
代理机构 代理人
主权项 一种搜索人脑神经递质信息和人脑复杂网络信息的测量装置,包含脑波输入与放大‑导联装置、模/数转换器、中央处理单元、数据存储装置、数据输出装置和输入控制装置,并依次连接;其中,脑波输入与放大‑导联装置置放,可应用任意导联系统或任意导联的组合,在采用国际标准10‑20系统的12导联组合时,电极置放位置为F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T5、T6;模/数转换器应具有与导联数一致的输入端口及转换能力;其特征在于,所说的中央处理单元通过任一导联或任意导联组合以下列操作步骤执行对人脑任一脑区或任意脑区组合神经递质信息和复杂网络信息的测量与处理:(1)启动已连接到人脑的脑波输入与放大‑导联装置,对人脑脑波信号进行测量;(2)通过模/数转换器,将测量的模拟信号(脑波幅度,微伏)转换成数字信号并在显示装置上显示,开始脑波数据采集和测量计时,采集速率为每秒2n点(n=6~9,如6、7、8、9),如每秒64点、128点、256点、512点等;(3)持续进行步骤(2)开始的脑波数据采集和转换,将在每2秒时间内采集到的2×2n个脑波数据(时点、脑波幅度)形成一个脑波数据组,存储在数据存储装置中;(4)对每一个脑波数据组,按采集时间顺序,分别进行傅立叶变换,得到0~30Hz的频率/功率域数据组(功率谱),称为f谱(快谱),按采集时间顺序扫描排列,构成f谱阵列,在数据存储装置中进行存储;(5)当测量计时达到1024秒时,形成512个f谱构成的f谱阵列,可终止脑波数据采集,完成单一测量;或按步骤(2)~(5)继续进行采集和处理,以实现长时程测量与分析;(6)对于在脑波测量达到1024秒时所生成的f谱阵列,分别在512个f谱中各自的α段(8Hz、9Hz、10Hz、11Hz、12Hz、13Hz)内比较各频率点所对应的功率值,确定其最大值;(7)将各f谱α段(8‑13Hz)的功率最大值数据,按512个f谱的形成时序排列,形成αmax数据组在数据存储装置存储;同时,αmax数据组可以在显示装置上以数据和/或图形方式显示;(8)对步骤(7)形成的αmax数据组进行傅立叶变换,得到以mHz为单位的256 点位频率/功率域数据组,即二次功率谱,亦称为S谱或慢谱;该二次功率谱可以在显示装置上以数据和/或图形方式显示;(9)在步骤(8)形成的频率/功率域数据组(S谱)中,将各功率数据(峰值)自大至小排序;再分别取功率值最大的前n个数据点(n为5至16之间的整数,包括:5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16)功率值和对应的频率值形成不同n值的优选数据组存储;(10)以整数1~16为基频ω0,依次在不同n值的每一个优选数据组中,寻找与ω0成整数倍关系的所有频率数据mω0(m为1~255的整数,mω0不大于255),再将出现倍数关系的数据处标为1,非倍数标为0;形成不同n值的n×16的“基频/倍频标记”数据阵列存储;(11)对步骤(10)中形成的不同n值的“基频/倍频标记”数据阵列中与各基频对应的标记数据(0或1)求和,即得到与该基频呈倍数关系的频率的数量,形成不同n值的“基频/倍频数”数据组存储;(12)在步骤(11)中形成的不同n值的16位“基频/倍频数”数据组中,按分形原理,将不同频率转化为统一的数值,简化的计算方法是:取基频与倍频数的乘积,称为“分维数”,形成不同n值的16位“基频/分维数”数据组存储;(13)在步骤(12)中形成的不同n值的“基频/分维数”数据组中,进行量子理论要求的归一化运算:A、计算全部“分维数”的合计数;B、计算各个基频所对应“分维数”在“分维数”合计数中的比例;形成不同n值的归一化的“基频/分维数比例”数据组(16位编码序列)存储;(14)将未知的神经递质产生的不同n值的“基频/分维数比例”数据组分别与已知的6种神经递质模型数据组进行相关计算,分别得到与6种神经递质的相关值,形成不同n值的相关值数据组存储;6种神经递质的排列顺序为I、H、A、D、N、E;(15)根据相关值最大原则对不同n值的相关值数据组进行对比选优,即分别将各不同n值下的相关值数据组6项相关值数据求和,然后对各数据组的相关值合计数进行比较,取其最大合计数对应的n值作为最终的n值;以该n值确定的优选数据组、“基频/倍频标记”数据阵列、“基频/倍频数”数据组、“基频/分维数”数据组、“基频/分维数比例”数据组、相关值数据组将作为受试者某一脑区神经递质信息数据存储。该组相关值数据即反映了被测试者在某一测量时段内某一脑区的神经递质信息。该相关值 数据组可以在显示装置上以数据和/或图形方式显示;(16)将6种神经递质各脑区的相关值(12*6=72个数据)分别计算12导的平均值,形成全脑相关值数据组存储;6种神经递质的排列顺序与步骤(14)相同;该组相关值数据即反映了被测试者在某一测量时段内全脑平均神经递质信息。全脑相关值数据组可以在显示装置上以数据和/或图形方式显示;(17)以按相关值数据组中顺序排列的6种神经递质(I、H、A、D、N、E)为X轴、以相关值为Y轴,将步骤(14)的相关值数据作连线图,得到反映某一脑区6种神经递质信息的图形称为飞鸟图。以上述顺序排列的神经递质为X轴、以平均相关值为Y轴,将步骤(15)得到的平均相关值数据作连线图,得到反映全脑6种神经递质信息平均值的图形称为全脑飞鸟图;(18)在步骤(8)形成的频率/功率域数据组(S谱)中,将各功率数据(峰值)自大至小排序,取功率值最大的前12个数据点功率值和对应的频率值形成12×2优选数据组存储;(19)分别以步骤(18)形成的优选数据组中的12个数据点的频率为基频ω0,在S谱的全部256个频率中寻找与ω0成整数倍关系的所有频率数据mω0(m为大于或等于1的整数),再将出现倍数关系的数据处标为1,非倍数标为0;形成12×256的“倍频标记”数据阵列存储;(20)对步骤(19)中形成的“倍频标记”数据阵列实施与步骤(11)~(13)相同的处理,形成2×256的“分维数比例”数据组存储;(21)分别将在步骤(20)中形成的“分维数比例”数据组的各分维数比例进行选优处理,即减去一个选优系数,该选优系数为5~9之间的整数(5、6、7、8、9),默认值为7,必要时可上下浮动:A、若结果大于选优系数,保留原数值;B、若结果小于或等于选优系数,则该处置0;C、进一步将上述模拟值系统转为由〔1,0〕组成的数字式系统,即将大于0的位点置1,将原为0的位点置0,形成“分维比例优选”数据组存储;(22)将以上述步骤获得的各脑区“分维比例优选”数据组,构成“分维比例优选”数据阵列存储。(23)将某一脑区的“分维比例优选”数据组置于“分维比例优选”数据阵列之前,形成该脑区的“作图源数据阵列”;然后作相图,简便方法是调用Windows系统的图 表功能,作光滑连线散点图,即生成反映该脑区与其他脑区之间网络信息的“脑纠缠式全息图”简称“HOLO图”;再对所有其它11个脑区进行相同的处理,共获得12个叠加式HOLO图;
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