16、癫痫脑电信号的分析与应用

癫痫脑电信号的分析与应用

1. 癫痫概述

癫痫是仅次于中风的常见神经系统疾病，影响着全球约 0.8% 的人口。药物治疗是首选方案，但仍有 25% 的患者癫痫发作具有药物抗性。癫痫表现为突然且反复的大脑功能障碍，源于神经元的过度和超同步活动。发作随机发生，会损害大脑正常功能，发作期间脑电图会发生显著变化，振幅大幅增加，并出现随时间和频率变化的特征模式。目前，癫痫发作的机制尚不清楚，推测与大脑抑制作用的降低有关。

癫痫发作主要分为两类：
- 部分（局灶）性发作 ：由大脑一个或多个局部区域的放电引起，可能继发全身性发作，发作时患者意识可能受损也可能不受损。
- 全身性发作 ：放电涉及整个大脑，症状可能是意识丧失（小发作）或伴有肌肉收缩和僵硬的意识丧失（大发作）。

对癫痫活动进行数字分析主要有以下目的：
- 量化癫痫发作
- 检测和预测癫痫发作
- 定位癫痫病灶

2. 癫痫发作的量化

对癫痫发作动力学的研究旨在解答癫痫学中一些基本且有争议的问题，例如发作期放电如何影响大脑正在进行的电活动，以及癫痫发作为何会终止。研究人员使用了多种线性和非线性数学方法来研究癫痫发作的动力学。由于癫痫发作是一个非平稳过程，其频谱特性通常从高频向低频演变，因此时频分析方法适合用于估计癫痫发作的动力学。

2.1 匹配追踪法

匹配追踪法是一种先进的时频分析方法，被用于评估源自内侧颞叶的癫痫发作。研究人员通过该方法识别出了癫痫发作的起始期、过渡性节律性爆发活动期、有组织的爆发活动期和间歇性爆发活动期。后续