基于腦電波分析技術的安全駕駛實驗研究

鄭曉紅 呂芙蓉

【摘要】目的：本篇文章為了探究駕駛員飲酒對整個駕駛過程當中腦電波產生的影響。方法：利用由急轉彎、緊急停車位、障礙區(qū)以及一些直線公路這四部分組成的一個區(qū)域之中，使用腦電波儀器針對駕駛人員的腦電波信號進行一個實時的采集，并組建一個腦電波分析標準，進行短時間內的傅里葉變換之后，針對δ腦電波、θ腦電波、α腦電波、中間快波、β腦電波和γ腦電波這六種信號的平均功率進行一個計算，再將每個頻段波功率在整個當中所占的百分比計算出來，將飲酒前后的組合指標差異進行對比，再利用t檢驗對各個結果進行分析。結果：飲酒之后會對θ、α和γ這三種腦電波造成比較明顯的影響，t<0.01。而飲酒對其它腦電波幾乎無影響，t>0.05。在這三個比較明顯變化的腦電波當中，只有γ波在飲酒之前與之后的差值隨所飲究竟的濃度降低而降低，當酒精的濃度低于每升405mg時，差值是1.02%。

【關鍵詞】腦電波分析；安全駕駛；酒后駕駛

【中圖分類號】 R338.2+2

【文獻標識碼】

B【文章編號】 1672-3783（2018）03-03-084-01

1資料與方法

1.1實驗設計部分酒后駕車的危險程度是非常高的，所以該實驗不可以在實際的道路交通環(huán)境當中展開，所以就需要組建一個模擬的交通環(huán)境，進而對駕駛人員的人身安全進行可靠的保證。為了讓飲酒與未飲酒成為對照試驗當中的單一變量，就需要對其它的變量進行控制，其中包含關掉模擬駕駛系統(tǒng)當中的隨機功能、試驗人員在除了飲酒以外的飲食要保持相同、酒后與非酒后狀態(tài)下駕駛的要求要保持一致。實驗的設計主要分為以下幾個階段。第一是被試者的條件，選取十位男性出租車駕駛人員，年齡為25到40歲，其平均年齡為32歲，駕駛年齡均為五年以上，被試者要滿足的條件有：身體健康、實驗前三天不可以服用相關藥品并且要保證常規(guī)的休息、無因酒駕導致重大交通事故歷史、不能留過長的頭發(fā)，實驗之前要將頭發(fā)洗凈與吹干。第二，虛擬環(huán)境要根據相關規(guī)定進行設計，其中包括單向道、高速公路段、緊急停車港等。第三，被試者需要在酒后和未飲酒這兩種情況下進行實驗，使用常規(guī)型酒精測試儀器對酒精濃度進行測量，利用有關儀器對腦電波數據進行收集。實驗的準備階段：需要讓被試者將基本狀況表進行填寫、對他們常用手以及視聽力進行測試、對其進行腦電波采集的過程與原理，以便被試者知曉整個實驗的安全性與無傷害性、對搭建的場景組成以及實際的駕駛要求進行講解，讓被試人員進行兩次體驗，以減少由于環(huán)境陌生而導致的影響。以上準備均完成之后，即可讓被試者開始進餐，要把進餐和飲酒的時間控制在三十分鐘以內，實驗使用就為四十六度白酒，并需要被試人員飲酒量到達其能力的60%到70%左右。受到導電膏有效程度的制約，整個實驗達到七個行程或者是駕駛人員血液當中的酒精含量小于每升200mg時實驗完畢。酒精濃度實驗：被試人員飲酒后十五分鐘開始對酒精的濃度進行測試，頻率為每五分鐘一次。腦電波測試是在飲酒之后把電極帽合理戴在被試人員的頭部，要注意的是要保證電極帽零點的位置正確再進行調整、對額頭的兩側以及眼睛周圍等進行輕擦以降低阻抗、要將實驗的材料與目的等告知被試人員以減小其心理壓力。

1.2數據處理數據的整理過程包含以下幾個部分：第一，對行為數據與腦電波數據進行合并，按照相應的行為反應指標將得到的腦電波數據進行分類別的疊加。第二，對采集的腦電波信號數據進行校正、預覽去掉漂移等部分。第三，在電極方面選用垂直眼電電極。第四，使用特定的濾波器對其進行低通濾波。第五，對基線進行適當校正并對偽跡進行去除操作。對腦電圖進行分段的時候需要按照駕駛形成的先后把飲酒前后的腦電圖分成七部分，按照試驗的具體要求，駕駛人員每完成一個任務大概要二十分鐘左右，駛到終點后要進行五分鐘的休息再開始下一段的測試，所以要按每二十五分鐘為一個部分進行分開，同時要將休息時間的腦電波進行去除。在數據的處理上，通常認為在一秒鐘之內的腦電波信號幾乎是穩(wěn)定的，所以可以在一秒之內進行快速的傅里葉變換，將集中電波信號的平均功率計算出來，分別進行比例計算。再在五分鐘之內將疊加進行平均計算。

2結果

從結果當中我們可以看出飲酒對腦電波的影響，第一，對θ腦電波的影響：非酒后狀態(tài)下均值為17.989%，酒后狀態(tài)均值為19.487%，，平均提升了1.498%，t檢驗結果小于0.05，既有顯著的差異。但飲酒前后其差值方面沒有隨酒精濃度的變化而產生一定規(guī)律性的變化。第二，飲酒對α腦電波的影響：在非酒后狀態(tài)時的均值為8.010%，酒后狀態(tài)10.123%，平均提升了2.113%，t檢驗小于0.05，有顯著的差異。同上，該腦電波的差值依然沒有隨酒精濃度下降而產生一個規(guī)律性的變化。第三，對γ腦電波的影響，其非酒后狀態(tài)均值為2.585%，酒后狀態(tài)下均值為0.887%，由此可以看出在駕駛員在酒后γ腦電波成分有著非常明顯的降低，t檢驗小于0.05，所以飲酒對γ腦電波有顯著的影響。并且飲酒之后γ腦電波的差值隨酒精濃度減小而降低，但在方向上的變化無法良好的確定。第四，對δ腦電波的影響，非酒后狀態(tài)下均值為63.247%，酒后狀態(tài)下為62.130%，t檢驗結果大于005；飲酒后，中間快波由2.486%變?yōu)榱?.967%，t檢驗結果大于0.05；β腦電波由5.102%變?yōu)?.015%，t檢驗結果大于0.05，因此，飲酒對這三種腦電波沒有明顯的影響。

3討論

腦電波的數據是通過整個實驗過程當中的實時記錄而得到的，它有代表性的將腦電波隨著時間而產生的變化活動進行了反映。酒后駕車的過程當中，腦電波產生的變化是飲酒對駕駛人員的神經系統(tǒng)方面造成的損害的直接體現，使用酒后的γ腦電波的變化狀況對駕駛員時候飲酒進行判斷是有著較高可行程度的。以本篇文章的試驗研究為基礎，要再度對樣本容量進行加大，并將駕駛人員的年齡大小、駕齡長短、性別方面以及飲酒的一些習慣等針對γ腦電波受影響而查安生的變化規(guī)律進行深入的研究，這樣才能給利用腦電波指標對酒駕判斷提供一個更加可靠的理論基礎。

參考文獻

[1]歐居尚，趙曉華，毛科俊.關于酒后駕駛形成過程的系統(tǒng)防范對策探討[J].交通標準化，2009（ 12） ： 147151.

[2]歐居尚. 基于腦電波分析技術的安全駕駛實驗研究[J].西南交通大學學報，2011，46（4）：695-697