离线分析系统
离线分析系统是NNSR的核心组件之一，专门用于对已采集的DBS局部场电位（LFP）数据进行处理与分析。该系统提供从数据导入到结果输出的完整分析流程。
系统概述
主要功能模块
离线分析系统包含四个核心模块：
- 数据管理：数据导入、解析和格式转换
- 数据预处理：伪迹识别与去除
- 特征分析：多维特征提取与计算
- 结果输出：数据可视化与报告生成
工作流程
数据管理模块
数据导入功能
支持的数据格式
- 原生格式：清华可感知脑起搏器.dat/.data文件
- 通用格式：TXT文件、.mat文件（或percept pc转码）
导入操作步骤
- 点击"LFP数据选择"按钮
- 在文件浏览器中选择目标数据文件
- 系统自动解析文件并显示数据列表
- 选择需要分析的数据段
- 点击"数据确认"完成导入
数据管理功能
文件信息显示
- 采样参数：采样率、通道数、数据长度
- 设备信息：设备型号、固件版本
- 患者信息：ID和基本参数
数据预处理模块
基线漂移校正
高通滤波法
- 滤波器类型：IIR、FIR滤波器可选
- 设计方法：Butterworth、Chebyshev等
- 参数设置：截止频率、阶数、纹波系数
- 实时预览：滤波器频响特性曲线显示
多项式拟合法
- 拟合阶数：1-10阶多项式可选
- 分段处理：支持分段拟合去除趋势
- 鲁棒性选项：抗异常值的鲁棒拟合
刺激伪迹去除
滤波器方法
- 低通滤波：去除高频刺激伪迹
- 陷波滤波：针对特定频率的刺激信号
- 自适应滤波：根据刺激参数自动配置
模板匹配法
- 模板提取：自动识别刺激脉冲模板
- 模板匹配：基于相关性的模板匹配
- 伪迹减除：从原信号中减去估计的伪迹
心电伪迹去除
EAS（Enhanced Adaptive Subtraction）方法
- 心电检测：自动检测心电信号
- 模板构建：构建平均心电模板
- 自适应减除：自适应减除心电伪迹
参数配置
- 处理步长：心电模板提取的时间窗
- 参考心电：可选择外部心电参考信号
- 去除分段：设置处理的最小时间单元
预处理质量控制
处理效果评估
- 频谱对比：处理前后功率谱对比
- 时域对比：时域波形的直观对比
参数优化建议
- 自动参数推荐：推荐默认参数
- 效果预测：预测不同参数组合的处理效果
特征分析模块
功率谱分析
Welch方法
- 窗函数选择：Hamming、Hann、Blackman等
- 窗长设置：可配置的时间窗长度
- 重叠度：窗间重叠百分比设置
- FFT点数：零填充长度配置
直接FFT方法
- 快速计算：适用于长时间序列
- 频率分辨率：可调节的频率分辨率
- 频段分析：预定义频段的能量计算
时频分析
短时傅里叶变换（STFT）
- 时间分辨率：可调节的时间窗长度
- 频率分辨率：通过窗长平衡时频分辨率
- 重叠设置：时间窗重叠参数
连续小波变换（CWT）
- 母小波选择：Morlet等
- 尺度范围：对应分析的频率范围
- 时频图绘制：高质量的时频能量分布图
相位特征分析
相位谱计算
- 相位提取：基于Hilbert变换或FFT
- 相位包络：瞬时相位的计算
- 相位-频率图：相位随频率的变化
相位锁定值（PLV）
- 通道间同步性：计算多通道间的相位同步
- 时间演化：PLV随时间的动态变化
- 频段特异性：特定频段的同步性分析
结果输出模块
可视化输出
图形生成
- 多子图布局：灵活的图形布局配置
- 高质量图像：矢量图和位图格式输出
- 自定义样式：颜色、字体、标注的个性化设置
交互式图表
- 缩放平移：图像的交互式操作
- 数据标注：手动添加标注和说明
- 参数调整：实时调整显示参数
数据导出
处理后数据
- MAT格式：MATLAB工作空间兼容
- EDF格式：标准生理信号格式
- CSV格式：通用数据交换格式
分析结果
- 特征矩阵：提取的特征值表格
- 统计报告：描述性统计和显著性检验
- 参数记录：完整的处理参数记录
批量处理
自动化流程
- 批量导入：一次性处理多个文件
- 统一参数：应用相同的处理流程
- 进度监控：实时显示处理进度
结果汇总
- 统计汇总：跨文件的统计分析
- 对比分析：不同条件下的对比
- 趋势分析：时间序列的趋势检测
常见应用场景
- 临床研究：疾病特征的电生理标志物分析
- 算法验证：新算法的性能测试和对比
- 数据探索：大规模数据的初步探索分析
通过离线分析系统，研究人员可以高效、准确地处理DBS电生理数据，为临床研究和科学探索提供可靠的分析工具。