郑晓红 吕芙蓉 曹茂荣
武警黑龙江省总队医院 黑龙江哈尔滨 150076
【摘 要】目的：本文对医院里存在的客观真实的脑电图数据进行了相关性的分析和研究，主要是为了更深入的了解人脑的不同局部以及局部与整体之间的相关性。方法：分别对10导联电极和21导联电极的两组脑电图数据做相关性的分析，在不同环境条件、不同事件的影响下各导联电极的自相关分析结果和左右对称导联电极的互相关分析结果，最后得出在实验条件和事件的改变下相关性的规律变化趋势。结果：脑电图数据经过一系列的处理分析后得到的相关图具有的波形和脑电波相似，并且具有周期性，主峰频率主要分布在8到13Hz的脑电波频段内。结论：相关图在从零延迟开始时间滞后所出现的第一个波峰是主峰，说明相关性较强；大量的数据分析可以明确得到相关性是受事件的影响的。
【关键词】脑电图；相关性；分析
Abstract Objectives：This paper analyzes and studies the objective real EEG data existing in the hospital mainly for the purpose of understanding the relationship between different parts of the human brain and between the whole part and the whole body. Methods：Correlation analysis was made between the two groups of EEG data of 10-lead electrode and 21-lead electrode respectively. Under the influence of different environmental conditions and different events，the results of autocorrelation analysis of each lead electrode and the left and right lead Electrode cross-correlation analysis results，and finally come to the changing trend of the correlation value under the experimental conditions and event changes. Results：After a series of phase analysis，the EEG data obtained by the phase analysis showed similar waveforms and brain waves. The main peak frequency was mainly distributed in the EEG band of 8 to 13 Hz. Conclusion：The first peak appeared in the correlation graph from the time lag of zero delay is the main peak，indicating a strong correlation；the large number of data analysis can be clearly correlated is affected by the incident.
Keywords：EEG，relevance，analysis
前言：脑电图是反映人大脑神经在大脑皮层或者头皮表面的电生理活动。脑电图数据是真实客观记录脑电活动随时间变化而变化的电压值，近几年脑电图不仅用来分析人们的大脑健康情况，也用来推测人体其他部分的健康情况。脑电图的相关性数据分析是脑电图数据分析非常重要的一部分，同时也是很多分析的基础，脑电图进行相关性分析之后可以帮助更好的理解人脑不同局部之间关系以及人脑整体与局部之间的关系，为此本研究将探讨大脑的局部自相关性和左右对称部位的互相关性以及相关性随不同实验事件的变化。
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1.对象与方法
1.1研究对象
一组脑电图数据的受试者是一名年龄为29岁的女性；另一组脑电图数据的受试者是5名男性和5名女性，年龄19-58岁，平均年龄34.5岁，所有受试者均身体健康，过去没有严重的神经系统疾病史和精神病药物服用史，属于从正常人群中所取的个体，保证最后的研究结果有意义并可靠。
1.2脑电图数据的获取
第一组数据在获取时采取的频率是100Hz，电极的安装参考国际脑电图标准，记录10个电极的数据获取的脑电图数据为967个block，每个block的采样点数是512个，每个block的记录时间为5.12秒，第一组实验事件为49个。第二组实验数据的采样频率同样是100Hz，实验过程是10个受试者开始时没有饮酒，之后每隔20分钟饮用100毫升含酒精度为10度的啤酒并获取脑电图数据，连续这样记录5次饮用100毫升啤酒的实验数据，也就是总共饮用500毫升。获取的脑电图数据每个block的采样点数也是512个，每个block的记录时间为5.12秒，第二组实验每例受试者的有效实验事件为6个。
1.3脑电图数据的处理
本研究在处理相关的脑电图数据时基于的数学原理是快速傅里叶变换，可以更有针对性的总结出脑电图数据的变化规律。自相关的数学解释为表示某个电极的数据序列X，与其自身X随时间滞后的数据的计算可得到自相关的数值；而互相关的数学解释为某个电极的数据序列X与另一个电极的数据序列Y随时间滞后计算所得到的数值。
1.4数据相关性的分析
根据两组实验的实验数据做一个block内每个电极的自相关分析和对称电极互相关分析并用相关性值的结果做直观的相关图，第一组实验的个体只有一个，但是事件的个数比较多；而第二组实验中的个体有10个，但是有效事件只有6个，在做相关性分析时需要对每个受试者的全部有效事件做了相关性与事件的分析。分析过程中需要注意的是取的每个时间延迟是0.01秒，结果利用的是时间滞后的60个lags，总的时间滞后是0.6秒。为了使输入的结果更加标准化，要求在时间零滞后时的自相关性的值为1.00。相关系数的图标的横坐标本来是时间延迟，为了更直观地反应相关性在哪个脑电波频段内更强，可以将时间延迟换算为对应的脑电波频率，事件对应的数据的相关性值取相关图中的第一个正极值，也是主峰值点。
2.结果
根据第一组实验看出自相关与互相关的数值都会受到事件的影响，且变化的模式是一样的。但是当第一组的个体闭眼时的相关性数值比睁眼时的大也反映出闭眼时脑电波的活动形式主要是波活动。对于第二组实验进行相关性分析是时首先是每个个体喝酒与未喝酒时脑电图的相关性分析，其次是饮酒量的多少对个体的影响，关系图的横坐标表示6个事件对应的饮酒量：“0”是开始实验时间没有饮酒的正常状态，“100、200、300、400、500”表示每隔20分钟饮用100毫升酒的5个事件。纵坐标表示实验事件对应的相关值结果表明随着饮酒量的增加，大脑的局部、整体的相关性都逐渐减小，各个局部相关性变化是不同的，都低于正常状态下的相关性。
3.讨论
在计算机程序的帮助下，本研究对两组实验的实验数据进行了详细的局部的自相关和左右对称电极的互相关分析，并得出了一些基本的结论：相关值会随着时间延迟而逐渐减小，相关图具有一定的周期性，而波的相关性则比较强；相关性数值的大小随实验事件的变化而变，说明是受事件影响的。随着饮酒量的增加，大脑局部的、整体的相关性都会减小，大脑的各个局部的自相关和左右两半球的互相关都比没饮酒的正常状态小，而互相关减小程度更明显，，同时也证实了脑电图数据的相关分析是脑电图数据分析中非常重要的一部分。
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论文作者:郑晓红,吕芙蓉,曹茂荣
论文发表刊物:《中国医学人文》(学术版)2018年1月第2期
论文发表时间:2018/7/3
标签：脑电图论文; 相关性论文; 数据论文; 事件论文; 电极论文; 局部论文; 脑电波论文; 《中国医学人文》(学术版)2018年1月第2期论文;