脑电双频指数原理 ppt课件
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脑电双频指数bis
在其他领域的应用
人机交互
通过脑电双频指数，实现人机交互，开发更为智能的设备和 应用。
脑机接口
利用脑电双频指数作为通讯接口，实现人脑与计算机或其他 设备的直接信息交流，提高生活质量和工作效率。
03
脑电双频指数与其他神经生理指标的比 较
脑电双频指数与心率变异性的比较
脑电双频指数和心率变异性都是非侵入性的生物标志物，可以反映个体的应激和 自主神经功能状态。
Bis是基于脑电信号的频率和功率谱分析得出的，可以反映大 脑神经元的电活动，从而评估个体的疲劳、觉醒或应激状态 。
发展历程和应用领域
Bis的发展经历了多个阶段，包括基础研究、算法开发、仪 器研制和临床应用等。
Bis在多个领域具有广泛的应用，如临床医学、航空航天、 军事、自动化驾驶等领域，用于监测和评估个体的疲劳、 觉醒或应激状态，提高工作质量和安全性。
3
脑电双频指数的监测可用于指导麻醉和镇静药 物的合理使用，从而减少不良反应和并发症的 发生。
对脑电双频指数应用前景的展望
脑电双频指数具有广阔的应用前景， 可以应用于不同年龄段和不同疾病的 病人，以及不同类型手术的麻醉。
未来可以通过进一步的研究，探讨脑 电双频指数与其他生理信号的关系，
以及其在不同领域的应用价值。
脑电双频指数和心率变异性在反映自主神经功能方面具有较好的一致性，但脑电 双频指数在反映应激反应方面更为敏感。
脑电双频指数与皮电反应的比较
皮电反应是一种生理指标，通过测量皮肤电阻变化来评估个 体的情绪和认知状态。
脑电双频指数在反映情绪和认知方面具有更好的稳定性和可 靠性。
脑电双频指数与其他神经生理指标的比较
02
脑电双频指数在不同领域的应用
脑电双频指数(BIS
BIS 是对 EEG信号进行处理的结果 EEG 是在头皮上测得的大脑皮层电活动的图 象。BIS 量化了EEG图象，量化了麻醉。
Your company slogan
组合的 BIS/EEG 显示
Your company slogan
BIS通过如下三个步骤来进行实时计算
1.原始的EEG信号
按每秒间隔进行 分段并对那些带有 伪迹的片段加以 识别并予以去除
DISPLAY:
SMOOTHING 15 SEC EEG SCALE:
50 V / DIV
LIMITS
BIS BIS
SENSOR
CHECK
SETUP SPEED: 25
BIS
BIS
TRENDS
RANGES
BIS
Your company slogan
BIS 范围
NORMAL BIS RANGES The following BIS ranges have been shown to correlate with the following endpoints: 80-90 Light /moderate sedation 70-80 Arousable but moderate to deep sedation 60-70 Light hypnotic state (low probability of explicit recall) 40-60 Moderate hypnotic state (Low probability of consciousness) < 40 Deep hypnotic state
SPECTRA SETUP RESUME
BIS SPECTRA WAVEFORM ON/OFF
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组合的 BIS/EEG 显示
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BIS通过如下三个步骤来进行实时计算
1.原始的EEG信号
按每秒间隔进行 分段并对那些带有 伪迹的片段加以 识别并予以去除
DISPLAY:
SMOOTHING 15 SEC EEG SCALE:
50 V / DIV
LIMITS
BIS BIS
SENSOR
CHECK
SETUP SPEED: 25
BIS
BIS
TRENDS
RANGES
BIS
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BIS 范围
NORMAL BIS RANGES The following BIS ranges have been shown to correlate with the following endpoints: 80-90 Light /moderate sedation 70-80 Arousable but moderate to deep sedation 60-70 Light hypnotic state (low probability of explicit recall) 40-60 Moderate hypnotic state (Low probability of consciousness) < 40 Deep hypnotic state
SPECTRA SETUP RESUME
BIS SPECTRA WAVEFORM ON/OFF
脑电双频指数(BIS)检测 ppt课件
1
LEAD
3 2 1
2
IM PE D A N C E k
5 3 6
3
STATUS
PASS PASS PASS
B IS
M A IN MENU
SENSOR
OK
CHECK
Opens NRT
SPECTRA SETUP
RESUME
BIS
DISPLAY:
BIS SPECTRA
S M O O T H IN G :
伪迹的片段加以 识别并予以去除
3.对该指数进行 修饰，用以反应 在原始波形中被 抑制的EEG信号
的数量
2.BIS插件通过 结合与麻醉效果 相关的EEG特点 来计算双频指数
7
相比传统镇静评分系统，BIS更 A充分具利用优EE势G信息
与麻醉状态的镇静 睡眠有良好相关性
D可提供无创、 客观、持续的
意识水平监测
BIS LIMITS
B IS
M A IN MENU
M A IN
BIS HIGH
BIS LOW
MENU
LIM IT
LIM IT
0
PREVIOUS
MENU
Opens NRT
Opens submenu
SPECTRA SETUP
RESUME
BIS
DISPLAY:
BIS SPECTRA
S M O O T H IN G :
M A IN MENU
PREVIOUS MENU
SPECTRA: DSA
UPDATE RATE: 30 SEC.
FREQ RANGE: 15 Hz
PWR SCALE: .0625 - 4
B IS
脑电双频指数BIS
脑电双频指数BIS
汇报人：
2023-11-30
目录
• BIS基本概念与原理 • BIS监测设备与方法 • 临床应用中BIS指导意义 • BIS在各类手术中应用实例分析 • BIS监测并发症预防与处理策略 • 总结：提高BIS监测效果，保障患者
安全
01
BIS基本概念与原理
BIS定义及作用
定义
脑电双频指数（BIS）是一种用于监测麻醉深度的脑电 图参数，通过处理原始脑电图信号，提取其中的双频指 数，反映大脑皮层的兴奋或抑制状态。
镇静深度评估及调整策略
01
镇静深度评估
BIS可实时监测患者镇静深度，帮助医生判断患者 是否处于适宜镇静状态，避免镇静不足或过度。
02
调整策略
根据BIS监测结果，医生可及时调整镇静药物剂量 ，确保患者维持稳定、安全的镇静水平。
肌松效果判断及优化方案
肌松效果判断
BIS可反映神经肌肉阻滞程度，协助医生判断肌松 药物效果，确保手术过程中肌松充分、有效。
心脏外科手术中BIS应用案例分享
评估心肌保护效果
在心脏外科手术中，BIS可用于评 估心肌保护效果，以确保手术过 程中患者心脏功能得到最大程度
的保护。
指导液体管理
根据BIS监测结果，医生可以调整 患者的液体管理策略，以维持稳定 的血流动力学状态。
减少术后并发症
BIS监测有助于减少心脏外科手术后 的并发症，如心肌缺血、心律失常 等。
并发症预防
分享预防和处理BIS监测 相关并发症的经验，保障 患者安全。
患者配合度
探讨提高患者对BIS监测 的配合度，确保监测顺利 进行。
展望未来发展趋势
技术创新
关注BIS监测技术的创新和发展趋势，如多模态监测等。
汇报人：
2023-11-30
目录
• BIS基本概念与原理 • BIS监测设备与方法 • 临床应用中BIS指导意义 • BIS在各类手术中应用实例分析 • BIS监测并发症预防与处理策略 • 总结：提高BIS监测效果，保障患者
安全
01
BIS基本概念与原理
BIS定义及作用
定义
脑电双频指数（BIS）是一种用于监测麻醉深度的脑电 图参数，通过处理原始脑电图信号，提取其中的双频指 数，反映大脑皮层的兴奋或抑制状态。
镇静深度评估及调整策略
01
镇静深度评估
BIS可实时监测患者镇静深度，帮助医生判断患者 是否处于适宜镇静状态，避免镇静不足或过度。
02
调整策略
根据BIS监测结果，医生可及时调整镇静药物剂量 ，确保患者维持稳定、安全的镇静水平。
肌松效果判断及优化方案
肌松效果判断
BIS可反映神经肌肉阻滞程度，协助医生判断肌松 药物效果，确保手术过程中肌松充分、有效。
心脏外科手术中BIS应用案例分享
评估心肌保护效果
在心脏外科手术中，BIS可用于评 估心肌保护效果，以确保手术过 程中患者心脏功能得到最大程度
的保护。
指导液体管理
根据BIS监测结果，医生可以调整 患者的液体管理策略，以维持稳定 的血流动力学状态。
减少术后并发症
BIS监测有助于减少心脏外科手术后 的并发症，如心肌缺血、心律失常 等。
并发症预防
分享预防和处理BIS监测 相关并发症的经验，保障 患者安全。
患者配合度
探讨提高患者对BIS监测 的配合度，确保监测顺利 进行。
展望未来发展趋势
技术创新
关注BIS监测技术的创新和发展趋势，如多模态监测等。
BIS监测的应用ppt课件
气管插管、人机对抗明显、焦虑不安或组织供氧不足者需 要镇静程度深些老年体弱、重要器官功能差及非插管病人 镇静程相对浅些。
9
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
临床常用的镇静评分系统
2
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
概论
是目前以脑电来判断镇静水平和监测麻醉深度 的较为准确的一种方法 。
BIS不仅包括了更多的原始EEG信息，并且排除 了许多对EEG的干扰因素。
国外学者的调查表明，离开ICU的病人中，约有50%的病人对于其 在ICU 中的经历保留有痛苦的记忆，而70%以上的病人在ICU期间 存在着焦虑与躁动。
因此， ICU病人镇痛镇静治疗 指南 （初稿）指出镇痛镇 静 治疗 应作为ICU治疗 的重要组成部分 (推荐意见：B 级)。
8
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
BIS监测在镇痛、镇静过程中的作用
ICU病人镇痛、镇静的重要性
ICU的重症病人处于强烈的应激环境之中，由于自身严重的疾病 和环境因素的影响、各种插管带来的隐匿性疼痛以及对未来命运 的忧虑，使得病人感觉到极度的“无助”和“恐惧”，构成对病 人的恶性刺激，增加病人的痛苦，甚至使病人躁动挣扎，危及生 命。
BIS 监测在ICU 的临床应用
BIS监测在镇痛、镇静过程中的作用 BIS监测对昏迷程度的评估及对病人预后的
9
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
临床常用的镇静评分系统
2
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
概论
是目前以脑电来判断镇静水平和监测麻醉深度 的较为准确的一种方法 。
BIS不仅包括了更多的原始EEG信息，并且排除 了许多对EEG的干扰因素。
国外学者的调查表明，离开ICU的病人中，约有50%的病人对于其 在ICU 中的经历保留有痛苦的记忆，而70%以上的病人在ICU期间 存在着焦虑与躁动。
因此， ICU病人镇痛镇静治疗 指南 （初稿）指出镇痛镇 静 治疗 应作为ICU治疗 的重要组成部分 (推荐意见：B 级)。
8
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
BIS监测在镇痛、镇静过程中的作用
ICU病人镇痛、镇静的重要性
ICU的重症病人处于强烈的应激环境之中，由于自身严重的疾病 和环境因素的影响、各种插管带来的隐匿性疼痛以及对未来命运 的忧虑，使得病人感觉到极度的“无助”和“恐惧”，构成对病 人的恶性刺激，增加病人的痛苦，甚至使病人躁动挣扎，危及生 命。
BIS 监测在ICU 的临床应用
BIS监测在镇痛、镇静过程中的作用 BIS监测对昏迷程度的评估及对病人预后的
脑电双频指数
即可在监护仪上
读取BIS值
A.用酒精棉球 擦拭患者额部 及颞部皮肤
并晾干
E.将传感器接头 与缆线连接
操作 方法
D.分别按压4个 探头各5秒钟， 确保探头与皮肤
接触良好
B.将传感器的1号探头 贴额部鼻根上方5cm 4号探头贴一侧眉毛上方 3号探头贴在太阳穴处
C.按压传感器 探头的周围
确保已经黏牢
Your company slogan
脑 电 双 频 指 数 监 测
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使用BIS的注意事项
当通过对BIS结果的解释来做出临床诊断时， 1 始终应结合其它有用的临床体征来进行判断
2 伪迹以及很差的信号质量可能导致不准确的BIS结果
对有明确神经障碍患者、服用有精神作用药物的患者 3 以及年龄不足一岁的儿童使用BIS的经验还不多，故
失败标准： 监测干扰，出现伪迹，监护质量差，不能 解释数据。
Your company slogan
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在对这些患者所得出BIS数值进行解释时要非常慎重。
Your company slogan
伪迹产生的原因
F.异常或过多 的电干扰
A.高阻抗
B.肌肉活动 或强直
E.传感器 放置错误
伪迹
D.持续的眼球运动
C.头部以及 身体的运动
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新技术疗效判定标准
成功标准： 监测数据准确，指导镇静药物使用，减少机 械通气时间，避免镇静麻醉药物过量；
读取BIS值
A.用酒精棉球 擦拭患者额部 及颞部皮肤
并晾干
E.将传感器接头 与缆线连接
操作 方法
D.分别按压4个 探头各5秒钟， 确保探头与皮肤
接触良好
B.将传感器的1号探头 贴额部鼻根上方5cm 4号探头贴一侧眉毛上方 3号探头贴在太阳穴处
C.按压传感器 探头的周围
确保已经黏牢
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脑 电 双 频 指 数 监 测
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使用BIS的注意事项
当通过对BIS结果的解释来做出临床诊断时， 1 始终应结合其它有用的临床体征来进行判断
2 伪迹以及很差的信号质量可能导致不准确的BIS结果
对有明确神经障碍患者、服用有精神作用药物的患者 3 以及年龄不足一岁的儿童使用BIS的经验还不多，故
失败标准： 监测干扰，出现伪迹，监护质量差，不能 解释数据。
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在对这些患者所得出BIS数值进行解释时要非常慎重。
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伪迹产生的原因
F.异常或过多 的电干扰
A.高阻抗
B.肌肉活动 或强直
E.传感器 放置错误
伪迹
D.持续的眼球运动
C.头部以及 身体的运动
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新技术疗效判定标准
成功标准： 监测数据准确，指导镇静药物使用，减少机 械通气时间，避免镇静麻醉药物过量；
脑电双频指数(BIS
BIS
MAIN MENU PREVIOUS MENU
ECG 1
WAVEFORM 2
WAVEFORM 3
Jumps to waveform submenu to setup waveform position
MAIN MENU
SPECTRA SETUP RESUME
BIS SPECTRA WAVEFORM ON/OFF
脑电双频 指数监测
B不受肌松水平、 肌电活动的影响
C无需测试患者 对刺激的反应
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BIS数值的临床意义
深度镇静 深度镇静 中度镇静 清醒
20
爆发性抑制 清醒可能性很小， 对声音刺激无回应 高声命令或轻微 刺痛/摇晃有回应 可回应正常声音
60 80 100
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身体的运动
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新技术疗效判定标准
成功标准： 监测数据准确，指导镇静药物使用，减少机 械通气时间，避免镇静麻醉药物过量；
失败标准： 监测干扰，出现伪迹，监护质量差，不能 解释数据。
Your company slogan
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脑电双频指数（BIS）监 测
技术简介
脑电双频指数(bispect ral index , BIS) 是将脑电图的功率和频率经双频分析作出的 混合信息拟合成一个最佳数字,用0～100 分度表示
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BIS在国外的应用概况
BIS（脑电双频指数）是1996年被美国 FDA批准作为惟一用于检测麻醉效果的手 段 在国外已广泛应用于麻醉深度监测和意识状 态的评价，指导ICU病房的镇静用药、镇静 评分、控制镇静深度，预判及判断脑死亡、 评价神经系统疾病等方面。
《脑电图基础知识》课件
相干性分析
相干性分析研究大脑不同区域之间的相互关系。
机器学习方法
机器学习技术被用于自动化脑电图分析和模式 识别。
常见的脑电图异常结果
癫痫发作
脑电图揭示了癫痫发作时的异常 电活动模式。
睡眠中的尖波
睡眠中的尖波是正常睡眠阶段的 特征之一。
阿尔法波
阿尔法波是一种低频、高振幅的 脑电活动，在放松状态下出现。
安德拉基和博巴尔的工作开创了脑电图研究的新篇章。
3
现代脑电图
使用高级技术和计算机分析，脑电图已经深入研究中枢神经系统。
脑电图的基本原理
1 神经元活动
脑电图是通过观察大脑的神经元活动电位来测量。
2 电极放置
电极被放置在头皮上，以记录不同区域的电活动。
3 波形和频率
脑电图波形和频率可提供关于大脑状态的重要信息。
《脑电图基础知识》PPT 课件
欢迎来到《脑电图基础知识》PPT课件。探索脑电图的奇妙世界，从历史到应 用，一起揭开脑电图的神秘面纱。
脑电图基础知识的定义
了解脑电图是如何记录大脑活动的。探索脑电图的定义、测量单位和特征波。
脑电图的历史背景
1
1875 年
理查·卡莱尔首次记录到人类脑电图。
2
20 世纪 30 年代
脑电图的发展趋势和前景
1
更高的空间分辨率
新的脑电图技术使我们能够以更高的空间分辨率观察大脑活动。
2
脑电图与其他技术的结合
将脑电图与功能磁共振成像（fMRI）等技术相结合，可以提供更多信息。
3
脑电图在神经科学中的应用
脑电图在研究神经网络和大脑认知功能等方面的应用将得到更广泛的发展。
脑电图的应用领域
临床诊断
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
*详见小波分析
43
小波分析
• 对非平稳过程，傅里叶变换存在局限性。
这是 一个 有规 律周 期的 信号
做完FFT（快速傅里叶变换）后，可以在频谱 上看到清晰的四条线，信号包含四个频率成分 。
其实是上帝早
已谱写好的乐
章
11
傅里叶级数
• 任何周期函数，都可以看作是 不同振幅，不同相位正弦波的 叠加。
12
傅里叶级数
是一个郁闷的正弦波 cos（x）
13
傅里叶级数
• 随着叠加的递增，所有正弦波中上升的部分逐渐让原本缓慢增加的曲 线不断变陡
变陡
变陡
2 个正弦波的叠加 cos (x) +a.cos (3x)
14
傅里叶级数
• 而所有正弦波中下降的部分又抵消了上升到最高处时继续上升的部分 使其变为水平线
逐渐变成水平
继续叠加4 个正弦波 15
傅里叶级数
• 无穷多个正弦波叠加起来会形成一个标准 90 度角的矩形波呢
叠加10 个正弦波变成总数为19个正弦波
16
画出一个sin（x）图形
画一个sin（3x）+sin（5x）的图形??
27
傅里叶变换
• 往昔是一个连续的非周期信号，而回忆是一个周期离散信号。
28
傅里叶变换
傅里叶变换，则是将一个时域非周期的连续
信号，转换为一个在频域非周期的连续信号
。
29
傅里叶变换
离散谱
连续谱
30
傅里叶变换
• 这里有一条数轴，在数轴上有一个红色的线段， 它的长度是1。当它乘以 3 的时候，它的长度发生 了变化，变成了蓝色的线段，而当它乘以-1 的时 候，就变成了绿色的线段，或者说线段在数轴上 围绕原点旋转了 180 度。
• 综上，相比之下，BIS必然具备以下优点： • 1、不受肌电影响。 • 2、与生命体征波动无相关。 • 3、与睡眠、麻醉有相当良好的相关性。 • 4、滞后时间短（＜5s）。
42
基于FFT的BIS
• 但相应而来的缺点是： • 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个月的婴儿。
•
2、是否可以认为是机器误差导致？
•
3、BIS监测的优点与不足
3
脑电图基础
• 正常人清醒时的脑电图：
•
主要由快波（ 波）以及 波组成。
4
脑电图基础
• 波特点：
•
额部的频率比枕部的频率慢。
•
波对刺激的变化： 波衰减。
5
脑电图基础
• 快波：即 波。
•
特点：觉醒时出现。
•
同样会因受刺激而衰减。
6
脑电图基础
23
傅里叶级数
波峰
相位
24
傅里叶级数
于是，通 过傅里叶 级数变换 后得到了 个两谱：
1、频谱
2、相位谱
25
傅里叶变换
• 傅里叶级数的本质是将一个周期的信号分解成无限多分开的（离散的 ）正弦波，但是宇宙并不是周期的。
26
人生在世，往昔的很多事情 只能一期一会。
且永不再来。
唯有刻骨铭心的 事才标记在时光 中，成为记忆。
40
基于FFT的BIS
BSR/QUAZI（时域分析）
X
相对比率（频域分析，log(P30-47Hz/P11-20Hz)） Y
SynchFastSlow（双频谱分析）
Z
B f I X S fY fZ
fX a X n . .b .X . .cX . .
商业机密
41
基于FFT的BIS
线，有些正弦波成分是不需要的。
19
功率谱
20
傅里叶级数
• 正弦波就其实是一个圆周运动在一条直线上的投影。所以频域的基本 单元也可以理解为一个始终在旋转的圆。
21
傅里叶级数
相位偶联是指一个脑电复合波的其中一个成分波 的相位角依赖于其他成分波的相位角。
22
傅里叶级数
相位谱
通过时域到频 域的变换，我 们得到了一个 从侧面看的频 谱，但是这个 频谱并没有包 含时域中全部 的信息。
31
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。
32
傅里叶变换
• 欧拉公式
当x等于 Pi 的时候
33
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的指数形式
左侧投影是余弦函数
右侧投影是正弦函数
34
傅里叶变换
• 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 。
38
基于FFT的BIS
• 相对比率：即两段频带功率比的对数log(P30-47Hz/P11-20Hz)
39
基于FFT的BIS
• SynchFastSlow（双频谱分析） ：频率0.5～47Hz内的所有双谱 峰值和与40～47Hz内所有双谱 值和之比的对数Z
在时频上的投影 35
36
基于FFT的BIS
是一个复合指数,涉及到时域、频域和双谱域，它综合了三个完全不同的 EEG参数，突发抑制率(BSR)，SynchFastSlow（双频谱分析相对比率， 得到一个无量纲的变量。
37
基于FFT的BIS
BSR/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起地突发 抑制被认为与大脑新陈代谢要求降低和大脑缺血 性保护有关。
再把sin（5x）从图形单独取出？
17
傅里叶级数
cos (x) +a.cos (3x) 最前面黑色的线就是所有正弦波叠加而成的总和，也就 是越来越接近矩形波的那个图形。而后面依不同颜色排 列而成的正弦波就是组合为矩形波的各个分量。
18
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 的正弦波！也就是说，为了组成特殊的曲
• 睡眠与脑电图
慢波出现！
7
脑电图基础
/'θi:tə/ θi ≈ s=sleep a=安（an）静
8
脑电图基础
• 全麻时的深度监测： • 苏醒时捕抓 、 波。 • 麻醉时捕抓 、 波。
9
傅里叶级数/傅里叶变换
随时间改变的，如:股票走势，汽车行驶轨迹
时域
频域
10
落叶纷飞看似 繁杂无章的世
界 你眼中
脑电双频指数原理
目录
• 1、脑电图基础 • 2、傅里叶分析/傅里叶变换 • 3、基于DFT的BIS • 4、小波分析 • 5、总结
2
讨论
• 临床麻醉中假如某个病人用BIS监测麻醉深度，在用药量维持不变的情 况下，BIS数值出现周期性变化，可从40突然飙升到60，但生命体征无 波动。
• 问：1、是否可以认为麻醉深度不够？
43
小波分析
• 对非平稳过程，傅里叶变换存在局限性。
这是 一个 有规 律周 期的 信号
做完FFT（快速傅里叶变换）后，可以在频谱 上看到清晰的四条线，信号包含四个频率成分 。
其实是上帝早
已谱写好的乐
章
11
傅里叶级数
• 任何周期函数，都可以看作是 不同振幅，不同相位正弦波的 叠加。
12
傅里叶级数
是一个郁闷的正弦波 cos（x）
13
傅里叶级数
• 随着叠加的递增，所有正弦波中上升的部分逐渐让原本缓慢增加的曲 线不断变陡
变陡
变陡
2 个正弦波的叠加 cos (x) +a.cos (3x)
14
傅里叶级数
• 而所有正弦波中下降的部分又抵消了上升到最高处时继续上升的部分 使其变为水平线
逐渐变成水平
继续叠加4 个正弦波 15
傅里叶级数
• 无穷多个正弦波叠加起来会形成一个标准 90 度角的矩形波呢
叠加10 个正弦波变成总数为19个正弦波
16
画出一个sin（x）图形
画一个sin（3x）+sin（5x）的图形??
27
傅里叶变换
• 往昔是一个连续的非周期信号，而回忆是一个周期离散信号。
28
傅里叶变换
傅里叶变换，则是将一个时域非周期的连续
信号，转换为一个在频域非周期的连续信号
。
29
傅里叶变换
离散谱
连续谱
30
傅里叶变换
• 这里有一条数轴，在数轴上有一个红色的线段， 它的长度是1。当它乘以 3 的时候，它的长度发生 了变化，变成了蓝色的线段，而当它乘以-1 的时 候，就变成了绿色的线段，或者说线段在数轴上 围绕原点旋转了 180 度。
• 综上，相比之下，BIS必然具备以下优点： • 1、不受肌电影响。 • 2、与生命体征波动无相关。 • 3、与睡眠、麻醉有相当良好的相关性。 • 4、滞后时间短（＜5s）。
42
基于FFT的BIS
• 但相应而来的缺点是： • 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个月的婴儿。
•
2、是否可以认为是机器误差导致？
•
3、BIS监测的优点与不足
3
脑电图基础
• 正常人清醒时的脑电图：
•
主要由快波（ 波）以及 波组成。
4
脑电图基础
• 波特点：
•
额部的频率比枕部的频率慢。
•
波对刺激的变化： 波衰减。
5
脑电图基础
• 快波：即 波。
•
特点：觉醒时出现。
•
同样会因受刺激而衰减。
6
脑电图基础
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傅里叶级数
波峰
相位
24
傅里叶级数
于是，通 过傅里叶 级数变换 后得到了 个两谱：
1、频谱
2、相位谱
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傅里叶变换
• 傅里叶级数的本质是将一个周期的信号分解成无限多分开的（离散的 ）正弦波，但是宇宙并不是周期的。
26
人生在世，往昔的很多事情 只能一期一会。
且永不再来。
唯有刻骨铭心的 事才标记在时光 中，成为记忆。
40
基于FFT的BIS
BSR/QUAZI（时域分析）
X
相对比率（频域分析，log(P30-47Hz/P11-20Hz)） Y
SynchFastSlow（双频谱分析）
Z
B f I X S fY fZ
fX a X n . .b .X . .cX . .
商业机密
41
基于FFT的BIS
线，有些正弦波成分是不需要的。
19
功率谱
20
傅里叶级数
• 正弦波就其实是一个圆周运动在一条直线上的投影。所以频域的基本 单元也可以理解为一个始终在旋转的圆。
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傅里叶级数
相位偶联是指一个脑电复合波的其中一个成分波 的相位角依赖于其他成分波的相位角。
22
傅里叶级数
相位谱
通过时域到频 域的变换，我 们得到了一个 从侧面看的频 谱，但是这个 频谱并没有包 含时域中全部 的信息。
31
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。
32
傅里叶变换
• 欧拉公式
当x等于 Pi 的时候
33
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的指数形式
左侧投影是余弦函数
右侧投影是正弦函数
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傅里叶变换
• 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 。
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基于FFT的BIS
• 相对比率：即两段频带功率比的对数log(P30-47Hz/P11-20Hz)
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基于FFT的BIS
• SynchFastSlow（双频谱分析） ：频率0.5～47Hz内的所有双谱 峰值和与40～47Hz内所有双谱 值和之比的对数Z
在时频上的投影 35
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基于FFT的BIS
是一个复合指数,涉及到时域、频域和双谱域，它综合了三个完全不同的 EEG参数，突发抑制率(BSR)，SynchFastSlow（双频谱分析相对比率， 得到一个无量纲的变量。
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基于FFT的BIS
BSR/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起地突发 抑制被认为与大脑新陈代谢要求降低和大脑缺血 性保护有关。
再把sin（5x）从图形单独取出？
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傅里叶级数
cos (x) +a.cos (3x) 最前面黑色的线就是所有正弦波叠加而成的总和，也就 是越来越接近矩形波的那个图形。而后面依不同颜色排 列而成的正弦波就是组合为矩形波的各个分量。
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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 的正弦波！也就是说，为了组成特殊的曲
• 睡眠与脑电图
慢波出现！
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脑电图基础
/'θi:tə/ θi ≈ s=sleep a=安（an）静
8
脑电图基础
• 全麻时的深度监测： • 苏醒时捕抓 、 波。 • 麻醉时捕抓 、 波。
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傅里叶级数/傅里叶变换
随时间改变的，如:股票走势，汽车行驶轨迹
时域
频域
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落叶纷飞看似 繁杂无章的世
界 你眼中
脑电双频指数原理
目录
• 1、脑电图基础 • 2、傅里叶分析/傅里叶变换 • 3、基于DFT的BIS • 4、小波分析 • 5、总结
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讨论
• 临床麻醉中假如某个病人用BIS监测麻醉深度，在用药量维持不变的情 况下，BIS数值出现周期性变化，可从40突然飙升到60，但生命体征无 波动。
• 问：1、是否可以认为麻醉深度不够？