【《EEG睡眠分期概述》2000字】

EEG睡眠分期概述目录TOC\o"1-3"\h\u5168EEG睡眠分期概述 1115201.1脑电信号概述 189181.2睡眠分期概述 21.1脑电信号概述大脑作为人体最为复杂的器官，与众多生理活动都息息相关，从整体结构上看主要由4部分构成，即：前脑、脑干、丘脑和小脑。从平面构造上看，又可以分为左大脑半球和右大脑半球两部分，每个脑半球借助天然的沟和裂结构又可以细分为：额叶、颞叶、顶叶、和枕叶。位于左右脑半球的表面是一个灰质层，也被称为大脑皮质，其各部分区域与人体实现各功能的最高神经中枢有着对应的位置关联关系，也是完成许多高级神经活动必须依赖的基础。脑电信号的产生就源自于这些不同区域的神经元细胞在执行对应功能时产生的生物电信号。大脑系统结构图如图8所示。（a）大脑整体结构图（b）大脑平面分布图图8大脑系统结构图正常状态下，脑神经元会自主地、有节律的放电，这一过程就产生了电位差，不同位置的电极通过对脑电活动产生的电位变化进行记录就得到了EEG信号。EEG信号记录了头皮或大脑皮层的信息，反映了大脑内的电活动情况，其特点如下：第一，噪声强，信号幅度微弱。除其他生理信号的干扰外，还容易受到系统自带的工频干扰；第二，不稳定、随机性强。受多重动态因素影响，导致EEG信号规律性不强，复杂性较高；第三，具有明显的频域特征。不同的频率范围代表不同的EEG节律，为进一步分析和处理EEG数据提供了依据。临床上，根据EEG信号的频率范围和幅值将脑电图分为以下五种频带1521，对于睡眠脑电，EEG频带及相应的频率范围如表1所示。表1EEG频带及相应的频率范围频带频率（HZ）振幅（μV）0.5-420-2004-8100-1508-1310-10013-305-30>310-30睡眠纺锤波12-14-K复合波0.5-1.5-按照数据采集过程中电极贴片的不同位置，将脑电图分为头皮脑电图和皮层与深部脑电图，具体介绍如下：头皮脑电图：通常采用国际标准导联10-20系统在头皮表面采集数据。如图9所示5251，使用的电极数为21。头皮上电极的放置和标识从颅骨开始，将头部分成多个部分，且充分覆盖头部的所有区域。其中，电极数字的奇偶性不同意味着处于脑部的区域不同。即奇数电极处于脑左部，偶数处于脑右部。电极上的字母代表相对于大脑解剖部位的位置：F（额叶），C（中央），T（颞叶区），P（顶叶），O（枕骨）和FP（额极）。头皮脑点图通过测量一段时间内两个电极之间电活动的差异来确定大脑中的电信号，具有操作简便、成本低廉等优点，然而采集过程易受环境因素及其他生理信号干扰，导致背景噪声大，伪影重，容易覆盖微弱的脑电信号，且采集过程需要限制患者行动。脑电电极图如图9所示。图9脑电电极图 关于皮层与深部脑电：通过手术操作将电极植入大脑皮层或大脑深层来获取信号。由于颅内干扰较少，所以采集的信号质量更好，稳定性更高，且患者活动不受限制。然而放置过程需要对患者进行开颅手术，无论是从生理上还是心理上都难以令人接受，所以不如皮层脑电图使用广泛。1.2睡眠分期概述睡眠检查通常是借助多导睡眠图（Polysomnography,PSG）进行的，该过程使用电子设备来获取相应的电生理信号进而监控具体的睡眠状况。PSG通过将记录设备连接到身体的相关位置来采集多个生理参数。通常包括三个EEG电极，一个肌电图（Electromyography,EMG）电极,两个EOG电极以及心电图（Electrocardiogram,ECG）电极。本文将采用单通道EEG信号进行睡眠自动分期。睡眠通常是由唤醒期（WAKE）、非快速眼动期（NREM）和快速眼动期（REM）共同构成的一个动态循环往复的过程。进入睡眠后，整个过程开始由NREM期和REM期来主导，并在彼此的循环交替中完成睡眠。NREM期也称为无梦睡眠期，主要表现为呼吸缓慢，心率和血压平稳。随着NREM期逐渐加深就进入REM期。REM期经常在做梦的时候发生，表现为身体暂时性瘫痪，但是眼睛会前后快速移动，故也称为快速眼动期。在睡眠的早期中，NREM期的持续时间更长。进入后期，REM期的持续时间将会增加。睡眠过程中，某一睡眠时期的缺乏或另一时期的增多会导致多种睡眠疾病，比如睡眠呼吸暂停，失眠或睡眠障碍等。睡眠分期方案图如图10所示。图10睡眠分期方案图基于PSG，因际上提出两种公认的标准用来解释睡眠的不同阶段：RechtschaffenAndKales（R&K）标准和美国睡眠医学会（AmercianAcademyofSleepMedicine,AASM）准则。R&K标准将睡眠分为七个独立的阶段：W-清醒，S1-困倦，S2-轻度睡眠，S3-深度睡眠，S4-深度或波动睡眠，REM和MT-运动时间。AASM标准在R&K标准的基础上进行了一定修改，将R&K标准中的NREM期（SI，S2，S3和S4）规定为NI期，N2期和N3期，并且去除了运动时间（MT）。NREM睡眠包括四个不同的阶段：SI期，S2期，S3期和S4期，每个阶段都有其特定的特征。Sl期是唤醒时期逐渐转入睡眠时期的阶段，受试者昏昏欲睡，但仍然清醒。EMG显示肌肉活动明显减少，EOG显示眼球运动缓慢。S2睡眠期，包含一个或多个K复合波或者一个或多个睡眠纺锤波。其中SI和S2两个状态组成浅睡期，S3和S4两个状态组成深睡期。REM期与唤醒期性质相似，此时的EEG信号振幅较低且混合了不同频率的波形。传