【doc】 小波分析原理及在脑电图中的应用

【doc】 小波原理及在脑电图中的应用 小波分析原理及在脑电图中的应用 小波5-Y析原理及在脑电图中的应用 曹阳,袁林 (扬州市第一人民医院,江苏扬州225001) [中图分类号]’I”I-1772.2[文献标识码]B[文章编号]1002—4759(2005)12—0022—02 [摘要]小波变换是一种时/频域的分析,它将时域的一维信号变换至时间一尺度的二维空间.小 波分析的一个重要特点就是具有良好的时频局部化性质,对于处理时变信号具有独特的优越性.而医学信号如 脑电信号就是非稳态的时变信号,特别是许多疾病的信号如癫痫的脑电信号就是一种突变的信号.利用小波分 析,分离出有关信号,减少诱发,长期监护等手段来获得特征波的方法,能方便,快速的提取有关信号,作为 癫痫诊断的辅助方法. [关键词]小波分析;脑电图 随着科技的进行,计算机的应用,将许多综合信 号通过数字信号处理,使人们13常工作方法得到改 革.数字信号处理一般分为二类:(1)稳态,用付里 叶分析;(2)非稳态(突变),用小波分析.自1988 年小波(wavelet)分析得到应用于以来,小波分析方 法的研究在科学技术界掀起了一个热潮. 小波分析的基本理论:小波变换是一种时/频域 的分析方法,它将时域的一维信号变换至时间一尺度 的二维空间.变换的基本作法是,选择满足时域积分 为零的函数作为基本小波,通过将基本小波的缩放, 平移生成一函数族,该函数族可以构成函数空间的一 个框架,将待分析的信号向该框架上投影得到分解, 原时间域上的信号在小波的变换域的变换上得到一个 示,一些在原时间域上因混迭而不易观察的信号特 征能在变换域的某个尺度上得到显着体现,从而能在 变换域上达到最有效的信号处理目的. 小波分析的一个重要特点就是具有良好的时频局 部化性质,对于处理时变信号具有独特的优越性.而 医学信号如脑电信号就是非稳态的时变信号,特别是 许多疾病的信号如癫痫的脑电信号就是一种突变的信 号.小波分析实际上就是小波变换,用小波变换处理 临床信号的动态特性,可根据临床医学信号的不同节 律性,应用小波包变换构造不同频率特性的滤波器, 提取出数种节律,并由各种节律对应的小波系数构造 出不同的功能图.小波分析的一个重要应用就是检测 信号的奇异点,它被称为”可调滤波器”,”信号显微 镜”.小波变换具有”变焦距”性质,它对信号的奇 收稿日期:2005—09—12 22 异性即奇异点的位置及奇异度的大小的分析更加有 效,一个信号f(X)的小波变换wsf(X)在s充分接 近于零时,其模的极大值点的位置是信号变化最激烈 处,对于数字信号的二进小波变换,信号的奇异在较 小的尺度上对应小波变换的模极大值点. 脑电信号是一种产生机理相当复杂的随机信号, 是大脑内部亿万个神经细胞活动在大脑皮层的综合反 映,不同的思维状态和病因在不同的大脑皮层位置反 映不同的脑电信号.因此,脑电信号丰富的有用信息 和无用信息或干扰信号.对脑电信号的处理就是分离 出有用信息.由于正常人与精神病患者的脑电信号在 不同的时间表现出明显的节律差异.所以可以引用小 波包分析方法对脑电信号进行分析处理,得到临床所 需的信息,为临床提供新的辅助信息. 癫痫是一种常见病,其诊断主要通过临床病史和 脑电图检查.棘波是癫痫特征波,棘波的检测对判断 是否患有癫痫具有决定意义.癫痫的特征波属于突变 信号即奇异点,很适合用小波分析来检测出.故对一 些临床病史符合,但不能检出明显特征波的患者,利 用小波分析,分离出有关信号,减少诱发,长期监护 等手段来获得特征波的方法,能方便,快速的提取有 关信号,作为癫痫诊断的辅助方法. 脑电图中与癫痫有关的病理波形式有散发性棘 波,散发性尖波,棘慢波综合,尖慢波综合,多棘波 群,高幅失律等,但这些波形均能被看作是由棘波, 尖波和慢波这感动种基本波形组合而成的.这三种基 本成分属于不同的频率范围,分别在不同的尺度 上被突出出来,这是分尺度检测脑电癫痫形的理论 Medic~EquipmentVo1.18.N0.12 如何选择检定压j-j表的器 唐辉,商洪涛,卢元伟 (北京军区总医院医工科计量中心,北京100700) [摘要]本文介绍了检定一般压力表标准器的选择方法,此方法可以 避免错误选择标准器而使被检表的 示值难以确定,保证了检定的准确性. [关键词]标准器;准确度;误差 在新压力表安装前或使用一段时间后应进行周期 检定,或对其示值有疑问时也应进行检定,以确保压 力表的正常运行.为了保证检定的准确性,标准器的 选择至关重要.如果不能完全理解检定规程中量传比 的含义,只对标准器的测量范围进行选择,即测量范 围等于或略大于被检表的测量范围,对于其准确度等 级的选择不知如何计算,致使被检表的示值难以确 定,不能客观反映出仪表的工作状况,这种潜在的隐 患是非常危险的,因此必须科学而合理的选择标准 器. 1标准器的选择依据, 在((JJG52--1999弹簧管式一般压力表,压力真 空表和真空表检定规程》.中对标准器的误差要求为: 标准器的允许误差绝对值应不大于被检表允许误差绝 对值的1/4. 2标准器的选择方法 标准器的选择应分两步进行: (1)首先求出被检压力表允许误差的绝对值再将 其乘以1/4得标准器允许误差绝对值. (2)将标准器允许误差绝对值除以测量上限再乘 以百分数得准确度等级. 收稿日期:2005—08—29 下面举例加以说明: 检定一块(0,4)MPa(1.6级)的一般压力表, 应选择什么准确度等级的精密压力表作标准器? (1)选择相同上限标准器的准确度等级 被检压力表允许误差绝对值: 4×1.6%=0.064MPa 标准器允许误差绝对值:0.064×1/4=0.016MPa 标准器的准确度等级:0.016/4×100%=0.4% 所以标准器的准确度等级0.4%. (2)选择6MPa为上限的标准器的准确度等级 被检压力表允许误差绝对值: 4X1.6%=0.064MPa 标准器允许误差绝对值:0.064×1/4=0.016MPa 标准器的准确度等级:0.016/6×100%=0.27% 检定规程中精密压力表谁确度等级系列为: 0.06,0.1,0.16,0.25,0.4,0.6级.按照检定规程 中的规定:标准器的允许误差绝对值应不大于被检表 允许误差绝对值的1/4,因此选择0.25级. 其他量程和准确度等级的一般压力表均可采用以 上方法来确定标准器的准确度等级. [参考文献] [1]JJG52--1999弹簧管式一般压力表,压力真空表和真空表 检定规程. 基础. 利用小波分析对临床脑电图进行预处理的关键 是选择适合的小波包,建立性能优越的框架.本工 作准备分三阶段进行.’ (1)利用现有癫痫患者的脑电图,将其脑电信 号输出,经计算机利用小波包分析,处理,从中得 到理想的框架,然后利用该框架对其他正常和异常 脑电信号进行处理,使其对棘波识别率在95%以 上,误识率在5%以下.由于癫痫灶是异常的脑组 医疗装备2005第l2期 织,它和正常的脑电信号存在差异,根据该原理在 建立有关框架对尖波,棘慢节律和尖慢节律等进行 有效的检测,得到完善的癫痫波检测方法. (2)在得到完善的癫痫波检测方法后,投入正 常的临床诊断工作之中,使其作为诊断的辅助手段, 并对其他异常脑电信号进行处理,扩大小波分析在 临床脑电信号中的应用. (3)在小波分析对脑电信号处理中,做到功能 化,可视化,最终得到有关功能图谱和视图. 23