BIS原理主题知识讲座

脑电双频指数原理邱远东BIS原理主题知识讲座第1页目录1、脑电图基础2、傅里叶分析/傅里叶变换3、基于DFTBIS4、小波分析5、总结BIS原理主题知识讲座第2页讨论临床麻醉中假如某个病人用BIS监测麻醉深度，在用药量维持不变情况下，BIS数值出现周期性改变，可从40突然飙升到60，但生命体征无波动。问：1、是否能够认为麻醉深度不够？2、是否能够认为是机器误差造成？3、BIS监测优点与不足BIS原理主题知识讲座第3页脑电图基础正常人清醒时脑电图：主要由快波（波）以及波组成。BIS原理主题知识讲座第4页脑电图基础波特点：额部频率比枕部频率慢。波对刺激改变：波衰减。BIS原理主题知识讲座第5页脑电图基础快波：即波。特点：觉醒时出现。一样会因受刺激而衰减。BIS原理主题知识讲座第6页脑电图基础睡眠与脑电图脑电图特征睡眠分期国际分类波觉醒期觉醒期波开始消失，波出现浅睡期

NREMⅠ期顶尖波轻睡眠早期纺锤波与中幅度慢波轻睡眠期NREM睡眠Ⅱ期纺锤波与高幅度慢波中度睡眠期NREM睡眠Ⅲ期慢波睡眠（恢复体力，无梦，生长激素分泌）高幅度慢波，无纺锤波深睡眠期NREM睡眠Ⅳ期低幅度慢波，快波出现REM睡眠期REM早期

快波睡眠（恢复精力，做梦，代谢↑）慢波出现！BIS原理主题知识讲座第7页脑电图基础波形频率正常麻醉

<4Hz20-200v婴幼儿清醒，成人熟睡深麻醉，缺血，用药过量

4-7Hz100-150v儿童清醒，成人浅睡全麻

8-13Hz8-12Hz20-100v清醒闭眼清醒放松，浅麻醉12-30Hz5-20v睁眼或思索精神集中，小剂量镇静

30-100Hza=安（an）静/'θi:tə/θi≈s=sleepBIS原理主题知识讲座第8页脑电图基础全麻时深度监测：清醒时捕抓

、波。麻醉时捕抓、波。BIS原理主题知识讲座第9页

傅里叶级数/傅里叶变换

时域随时间改变，如:股票走势，汽车行驶轨迹频域BIS原理主题知识讲座第10页你眼中落叶纷飞看似繁杂无章世界其实是上帝早已谱写好乐章BIS原理主题知识讲座第11页傅里叶级数任何周期函数，都能够看作是不一样振幅，不一样相位正弦波叠加。BIS原理主题知识讲座第12页傅里叶级数是一个郁闷正弦波cos（x）BIS原理主题知识讲座第13页傅里叶级数伴随叠加递增，全部正弦波中上升部分逐步让原本迟缓增加曲线不停变陡

变陡变陡2个正弦波叠加cos(x)+a.cos(3x)BIS原理主题知识讲座第14页傅里叶级数而全部正弦波中下降部分又抵消了上升到最高处时继续上升部分使其变为水平线逐步变成水平

继续叠加4个正弦波BIS原理主题知识讲座第15页傅里叶级数无穷多个正弦波叠加起来会形成一个标准90度角矩形波呢叠加10个正弦波变成总数为19个正弦波BIS原理主题知识讲座第16页

画出一个sin（x）图形画一个sin（3x）+sin（5x）图形??再把sin（5x）从图形单独取出？BIS原理主题知识讲座第17页傅里叶级数cos(x)+a.cos(3x)最前面黑色线就是全部正弦波叠加而成总和，也就是越来越靠近矩形波那个图形。而后面依不一样颜色排列而成正弦波就是组合为矩形波各个分量。BIS原理主题知识讲座第18页傅里叶级数每两个正弦波之间都还有一条直线，那并不是分割线，而是振幅为0正弦波！也就是说，为了组成特殊曲线，有些正弦波成份是不需要。BIS原理主题知识讲座第19页功率谱BIS原理主题知识讲座第20页傅里叶级数正弦波就其实是一个圆周运动在一条直线上投影。所以频域基本单元也能够了解为一个一直在旋转圆。BIS原理主题知识讲座第21页傅里叶级数相位偶联是指一个脑电复合波其中一个成份波相位角依赖于其它成份波相位角。BIS原理主题知识讲座第22页傅里叶级数经过时域到频域变换，我们得到了一个从侧面看频谱，不过这个频谱并没有包含时域中全部信息。相位谱BIS原理主题知识讲座第23页傅里叶级数相位波峰BIS原理主题知识讲座第24页傅里叶级数于是，经过傅里叶级数变换后得到了个两谱：1、频谱2、相位谱BIS原理主题知识讲座第25页傅里叶变换傅里叶级数本质是将一个周期信号分解成无限多分开（离散）正弦波，不过宇宙并不是周期。BIS原理主题知识讲座第26页人生在世，往昔很多事情只能一期一会。且永不再来。唯有刻骨铭心事才标识在时光中，成为记忆。BIS原理主题知识讲座第27页傅里叶变换往昔是一个连续非周期信号，而回想是一个周期离散信号。BIS原理主题知识讲座第28页傅里叶变换傅里叶变换，则是将一个时域非周期连续信号，转换为一个在频域非周期连续信号。BIS原理主题知识讲座第29页傅里叶变换离散谱连续谱BIS原理主题知识讲座第30页傅里叶变换这里有一条数轴，在数轴上有一个红色线段，它长度是1。当它乘以3时候，它长度发生了改变，变成了蓝色线段，而当它乘以-1时候，就变成了绿色线段，或者说线段在数轴上围绕原点旋转了180度。BIS原理主题知识讲座第31页傅里叶变换我们知道乘-1其实就是乘了两次i使线段旋转了180度，那么乘一次i呢——答案很简单——旋转了90度。BIS原理主题知识讲座第32页傅里叶变换欧拉公式当x等于Pi时候BIS原理主题知识讲座第33页傅里叶级数/傅里叶变换欧拉公式是将正弦波统一成了简单指数形式右侧投影是正弦函数左侧投影是余弦函数BIS原理主题知识讲座第34页傅里叶变换在时频上投影BIS原理主题知识讲座第35页BIS原理主题知识讲座第36页基于FFTBIS是一个复合指数,包括到时域、频域和双谱域，它综合了三个完全不一样EEG参数，突发抑制率(BSR)，SynchFastSlow（双频谱分析相对比率，得到一个无量纲变量。

BIS原理主题知识讲座第37页基于FFTBISBSR/QUAZI（时域分析）BSR（突发抑制率）：突发抑制发生在深麻醉期,其特征是EEG信号周期性地从正常高电位转变为低电位甚至零电位。由全身麻醉中大剂量用药引发地突发抑制被认为与大脑新陈代谢要求降低和大脑缺血性保护相关。QUAZI:它是当电压出现基线漂移，BSR不起作用时,用来检测突发抑制。

BIS原理主题知识讲座第38页基于FFTBIS相对比率：即两段频带功率比对数log(P30-47Hz/P11-20Hz)BIS原理主题知识讲座第39页基于FFTBISSynchFastSlow（双频谱分析）：频率0.5～47Hz内全部双谱峰值和与40～47Hz内全部双谱值和之比对数ZBIS原理主题知识讲座第40页基于FFTBISBSR/QUAZI（时域分析）X相对比率（频域分析，log(P30-47Hz/P11-20Hz)）YSynchFastSlow（双频谱分析）Z

商业机密BIS原理主题知识讲座第41页基于FFTBIS综上，相比之下，BIS必定具备以下优点：1、不受肌电影响。2、与生命体征波动无相关。3、与睡眠、麻醉有相当良好相关性。4、滞后时间短（＜5s）。BIS原理主题知识讲座第42页基于FFTBIS但对应而来缺点是：1、无法充分利用EEG信息（时域分析缺失）*2、无法监测部分颅脑及头面部手术。3、无法监测小于6个月婴儿。*详见小波分析BIS原理主题知识讲座第43页小波分析对非平稳过程，傅里叶变换存在不足。做完FFT（快速傅里叶变换）后，能够在频谱上看到清楚四条线，信号包含四个频率成份。这是一个有规律周期信号BIS原理主题知识讲座第44页小波分析假如是频率伴随时间改变非平稳信号后两个个时域上有巨大差异信号，频谱（幅值谱）却近乎一致BIS原理主题知识讲座第45页小波分析然而平稳信号大多是人为制造出来，自然界大量信号几乎都是非平稳，所以在比如生物医学信号分析等领域中，基本看不到单纯傅里叶变换这么幼稚方法。BIS原理主题知识讲座第46页小波分析对于处理非线性波形，傅里叶分析里面一个简单可行方法就是——加时间窗。BIS原理主题知识讲座第47页小波分析这种经过加时间窗傅里叶分析称为短时傅里叶变换（STFT）。用这么方法，能够得到一个信号时频图了BIS原理主题知识讲座第48页小波分析STFT存在一个问题，我们应该用多宽窗函数？答案是无法确定BIS原理主题知识讲座第49页小波分析因为傅里叶分析无