论文部分内容阅读
脑干听觉诱发电位(Brainstem Auditory Evoked Potential,BAEP)是在给予听觉神经系统特定声音刺激后约10ms内在头皮上记录到的由耳蜗到脑干听觉神经通路的电位变化,具有幅值弱、噪声干扰强、信噪比低的特点。BAEP检查作为一种安全无创伤、简单快速、能实时监测的方法被广泛应用于听力检测、神经外科疾病的诊断、术中监护、精神疾病的评估等临床实践中。目前临床上提取BAEP应用最广泛也最成熟的方法是叠加平均法,应用该方法提取的BAEP容易丢失大量的动态信息,且多次的刺激容易给受试者带来疲劳。BAEP信号的少次或单次提取成为当前研究的主要方向。本文选取信号频谱分析、常规小波变换、改进的平移不变量小波阈值消噪以及径向基函数神经网络(RBFNN)四种方法相结合的方法来动态单次提取BAEP信号。应用小波变换与RBFNN提取BAEP能够摒弃叠加平均等方法假设信号与噪声之间为加性关系且噪声为高斯噪声的不合理性。但由于小波变换与RBFNN本身特性的局限性,它们在低信噪比(SNR)的情况下消噪效果较差。在低信噪比的情况下平移不变量小波阈值消噪算法较常规小波阈值消噪算法具有更好的消噪性能,本文在平移不变量小波阈值消噪原有阈值计算方法的基础上提出了一种改进的阈值计算方法。该阈值计算方法选取小波各层分解系数的长度作为阈值的计算标准,与原方法选取信号序列的长度计算阈值相比能更好的反映小波各层分解信号的特征。仿真实验结果表明:该改进方法的消噪效果要优于原有方法与常规小波闽值消噪方法。本文动态单次提取BAEP的主要工作如下:首先结合临床单次记录的BAEP信号的频谱特征,对单次记录信号进行常规小波多分辨率分解,将BAEP信号频带(100-3000Hz)之外的信号的小波分解系数置零再重构信号,这样就滤除了工频干扰信号(50Hz)、绝大部分自发脑电信号(0.5~100Hz)和高频干扰信号;然后,将经过第一步滤波处理后的信号应用本文提出的改进的平移不变量小波闽值消噪方法进一步提升信噪比;最后设计合适的RBFNN对目标信号进行非线性逼近。临床实验结果表明:临床单次记录的BAEP信号经常规小波变换滤波与改进的平移不变量小波阈值消噪方法提升信噪比后,用隐层节点数为30,收敛率为0.00002的径向基函数神经网络迭代逼近350次就能获得经过1500次叠加平均后的逼近效果,此时波形比较平滑,五个波峰位置明显对应。在仿真实验设计中,本文构造了基于脑电信号模型的有色噪声与临床提取的真实BAEP信号混合的仿真信号。该仿真信号与常规的假设噪声为高斯噪声的仿真信号相比能更真实的还原临床BAEP信号的非平稳、非线性特点,能更好的验证本文算法的有效性。本文提出的方法是对BAEP信号特征进行动态单次提取的一种探索性研究。与叠加平均方法相比,应用该方法提取的BAEP信号更好的保留了目标信号的动态信息,能更准确的指导临床实践。应用常规小波多分辨率分解与信号频谱特征相结合的方法能实现对含噪信号指定频带的精确滤波,本文提出的改进的平移不变量小波阈值消噪方法在信号信噪比在-10dB以内时单独使用就能取得较好的消噪效果,因此本文提出的方法对其它脑诱发电位的提取同样具有一定的参考价值。