癫痫模型中痫样棘波自动检测的新算法及其应用

作者：陈小千; 封洲燕; 郭哲杉; 周文杰; 王兆祥

来源：生物医学工程学杂志, 2017, 34(04): 485-492.

• 癫痫模型
• 群峰电位
• 自动检测
• 4-氨基吡啶
• 印防己毒素

癫痫的典型特征是神经元群体产生异常同步发放,在记录的神经电信号中呈现为痫样棘波。为了定量分析癫痫发生时的痫样棘波,本文设计了一种基于窗口的检测法用于自动检测大鼠海马CA1区急性癫痫模型的棘波信号,即群峰电位(PS),并计算其特征参数。实验结果表明,在钾离子通道拮抗剂4-氨基吡啶(4-AP)和γ-氨基丁酸A型受体拮抗剂印防己毒素(PTX)诱导的癫痫模型中,该算法可直接从原始宽频带记录信号中正确识别PS波。两种模型中的PS检出率分别为94.2%±1.6%(n=11)和95.9%±1.9%(n=12),且误检率分别为3.5%±2.3%(n=11)和4.8%±2.3%(n=12),远小于普通阈值法的误检率。比较4-AP和PTX模型的PS波特征,结果显示:4-AP诱导的PS波具有较宽的波形,发放较分散,发放间隔主要分布于100700 ms范围内。而PTX诱导的PS则呈现爆发式发放,发放率较高,发放间隔主要分布于220 ms范围内,使得每秒PS幅值之和显著大于4-AP模型。因此,PTX模型的神经元群体同步发放活动比4-AP模型要强烈。总之,该棘波检测新算法可以正确识别和分析痫样棘波,为癫痫发生机制的研究和癫痫治疗新方法的评估提供了一种有用的数据分析工具。

• 出版日期2017
• 单位生物医学工程与仪器科学学院; 浙江大学; 生物医学工程教育部重点实验室