文档介绍：重庆大学
博士学位论文
颅脑损伤康复监测中的非线性动力学方法研究
姓名:朱家富
申请学位级别:博士
专业:电气工程
指导教师:何为
20090523
摘要大脑是人体最复杂的生理器官,其不但支配人的思维和行为,而且也是控制情绪和植物神经功能的最高神经中枢,这些神经活动对外反映在大脑皮层脑电信号的变化上,对于颅脑损伤所引起的不同程度的意识与认知障碍,也反应在脑电信号的特征参数的变化上。本论文研究的目的是期望以正常人和颅脑损伤病理病人样本的思维脑电信号为研究对象,以相关维值和复杂度两个非线性动力学指标为特征指标,探索正常样本和颅脑损伤病理样本脑电信号的非线性动力学指标在数值上的差异,探索病理样本在不同治疗与康复时期动力学指标的变化趋势与规律,为人体大脑的意识与认知功能评价、脑损伤诊断、损伤康复监测提供俅采初步的数字化参考指标。本研究以实验采集的各种样本在多个不同思维与意识状态下的脑电信号为分析对象,以非线性动力学为理论基础,以信号处理的理论与方法为手段,系统研究了动力学系统指标的计算方法、脑电信号的预处理方法、脑电信号的非线性指标的计算方法、样本数据的计算与分析等。本论文具体完成的研究工作主要包括:钊胙芯苛朔窍咝远ρУ睦砺郏致哿讼喙匚涤隟丛有等非线性特征指标的特性与计算方法,并对相空间的重构参数和指标的各种计算参数的选择作了对比分析,给出了各个参数的参考确定标准,并编制了各指标的完整计算程序,实现了各动力学指标的计算。游又毓埂⑸⒌阃肌⒐β势滋卣骱褪凳侗鸺阜矫媛壑ち四缘缡奔序列的混沌特征,结果表明脑电信号具有典型的非线性特征,可以利用非线性指标来描述脑电信号。杓屏四缘缧藕挪杉笔苁哉咚嘉胍馐度挝穹桨福⒉杉瞬煌组的临床原始脑电信号。利用数字滤波和小波变换实现了对脑电时间序列中的工频干扰、基线漂移、肌电干扰、心电干扰和眼动干扰等干扰信号的去除。利用思维脑电的阵发性理论实现了脑电信号与思维意识活动之间的同步分离,实现了对脑电信号的有效选段,从而获得可供实验分析的有效脑电数据,改善了分析结果的可靠性与正确性。酉喙匚礑’计算过程中重构相空间点的高密度性入手,改进了传统惴ǎ蟠筇岣吡讼喙匚档募扑闼俣龋北Vち思扑憬峁奈榷ㄐ裕对原始算法及其改进算法的计算工作量进行推导和实验验证。提出了利用高阶复杂度来描述动力学系统特征的复杂性指标,有效降低了对时间序列字符化时信息的丢失,提高复杂度描述的精确性。中文摘要
扑懔瞬煌驹诓煌刺碌牧俅材缘缡莸南喙匚道透丛佣戎标⒍约扑憬峁髁瞬煌刺⒉煌±砗痛竽圆煌虻亩员确治觯峁表明相关维值皿和复杂度诓煌灾实难尽⒋竽圆煌蛴氩煌刺戮存在明显的数值上的差异。在本论文涉及的研究工作中,主要的创新工作包括:岢隽死媚缘缧藕诺姆窍咝远ρР问词迪侄月运鹕瞬∪艘馐墩碍程度的定量化评价方法,此方法与传统的评分评价方法相比,避免了评价需要丰富的临床医学知识和主观性强的缺点,并具有无创性、数值化与可操作性强等特点。杓屏四缘缧藕挪杉笔苁哉咚嘉胍馐度挝竦恼追桨浮T谑匝樽橹校根据初步的研究设计了五种实验任务,而在实验组中,设计了八种不同的思维与适宜任务。并在不同的思维与意识任务下,收集了所有的研究用原始脑电数据。枚嘀中藕糯淼姆椒ㄓ胧侄危蕹四缘缧藕胖械母髦指扇旁肷伪迹,并实现了思维脑电信号的同步分离,提高了脑电信号分析与计算时的有效性,并利用重构相空间点的高密度性对脑电信号的相关维值的计算算法作了改进,在选择合适的时间间隔.『时,既提高了运算速度,又可以保证计算结果的稳定性。隽瞬煌驹诓煌刺履缘缧藕诺南喙匚得蠛透丛佣菺的分析结果。发现相关维值透丛佣菴在描述脑电信号的动力学特征时具有相似的特征表现:人体大脑在进行复杂的思维与意识活动时,相关维值和复杂度的数值比大脑在进行简单思维与意识活动时要大;正常人样本的相关维值透杂度氖当韧刺虏∪搜镜氖荡螅蝗颂宕竽缘淖笥野肭蛟谙喙匚和复杂度氖低臣粕弦泊嬖诓钜欤宦运鹕丝蹈垂讨校∪四缘缧藕的相关维值透丛佣菺的数值也发生变化。这一结果在临床上用于对人体大脑功能的评价、大脑疾病与损伤的诊断、大脑疾病与损伤的康复监测等方面都具有重要的临床参考价值。关键词:颅脑损伤,脑功能评价,康复监测,脑电信号,非线性动力学重庆大学博士学位论文Ⅱ
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,涉密期限至——乱蝗铡交中国学术期刊馀贪电子杂志社在《中国博士学位论文全文数据签字日朝:知吵げ签字日期:加呼·学位论文独创性声明学位论文使用授权书说明:本声明及授权书兰随装订在提交的学位论文最后一页。学位论文作者签名:导师签名:全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出