17、生物医学信号分析：脑电图（EEG）的监测与分析

生物医学信号分析：脑电图（EEG）的监测与分析

1. 癫痫病灶定位研究

在一项研究中，采用短时直接定向传递函数（SdDTF）对颅内脑电图（EEG）记录进行分析，以评估发作期和发作间期高频活动（70 - 175 Hz）的传播方向和强度。研究发现，在癫痫专家确定的发作起始区部位，高频活动传播存在明显的发散和汇聚现象，而在其他分析部位，这种活动的传播相对较少。这一发现有助于癫痫病灶的定位。

2. EEG 在监测与麻醉中的应用

2.1 定量 EEG 监测脑损伤

脑损伤（如心脏骤停导致的损伤）监测技术基于这样的假设：脑损伤会导致 EEG 统计分布发生不可预测的变化，从而降低信号的信息含量。脑功能受损会降低其产生复杂电生理活动的能力，导致 EEG 熵值降低。因此，常用于监测脑损伤的指标是熵（公式 3.29）。

由于受损大脑的 EEG 通常是非平稳的，引入了基于滑动窗口技术的时变熵。在该技术中，计算每个窗口内的熵，并跟踪其随时间的变化。

另一种称为信息数量（IQ）的指标基于离散小波变换（DWT）。在这种方法中，在每个移动窗口内进行 DWT，并根据小波系数的概率分布计算 IQ，从而得到子带信息数量（SIQ）。

子带信息数量的计算公式为：
[SIQ_k(n) = - \sum_{m = 1}^{M} p_{k,n}(m) \log_2 p_{k,n}(m)]

熵或 SIQ 是脑损伤的早期标志物，也是缺血事件后恢复情况的衡量指标。

2.2 麻醉期间的 EEG 监测

EEG 监测是手术室患者护理的常规辅助手段，用于可靠评估手术患者的麻醉反应，