当前位置:主页 > 科技论文 > 路桥论文 >

汽车驾驶负荷对驾驶员心脑功能连接的影响分析

发布时间:2018-10-12 11:26
【摘要】:近几年,汽车的保有量逐年增加,因此带来的安全问题备受关注。文献研究表明,驾驶员在驾驶过程中易突发脑中风等心脑血管疾病,其中高负荷驾驶是一个重要诱发因素。为了满足人们对汽车多功能性的需求,汽车人机交互界面越来越复杂,这无疑增加了驾驶员的驾驶负荷。对汽车驾驶室人机交互界面设计进行科学评价,成为当前汽车人机工程学领域需要解决的重要课题。因此,本文旨在从驾驶员心脑功能连接角度出发分析驾驶负荷,为人机交互界面优化设计提供可靠的理论依据。心脑功能连接状态可反映大脑在面对机体血压变化时调节脑血流的能力。驾驶员在应对高的驾驶负荷时,大脑耗氧量势必增加。为了确保脑细胞可以进行正常的代谢活动,就需要有充足的脑血流灌注。因此,通过研究驾驶员的心脑功能动态调整能力来评估驾驶负荷是目前可行的评价方法。对于脑血流自主调节(心脑功能动态调整)的分析,近红外光谱已被公认为是一种非常合适的技术。一方面,它不仅有好的时间分辨率(接近于毫秒),还有好的空间分辨率(5-10毫米),可以探测大脑组织微循环的氧合血红蛋白浓度变化,结合动脉血压的检测,就可以实现对大脑进行局域化的心脑功能连接评估。另一方面,基于近红外光谱原理检测的氧合代谢信号不容易受运动噪声的干扰,而且相应检测设备具有便携性,可以对驾驶员进行实时检测。本文首先通过设计警惕操作任务平台来模拟驾驶员在实际行车过程的驾驶负荷,然后利用近红外光谱设备采集驾驶员在静息态和警惕任务状态下前额叶区域和运动区域的脑血氧信号,同时利用血压仪采集驾驶员的动脉血压信号,最后基于Morlet、波的相干法分析上述两信号在特征低频段上的耦合关系,从而来评估驾驶负荷对驾驶员心脑功能连接的影响。研究发现,在警惕操作任务状态下,小波相干性和相位相干性在某些频率段上与静息态下的相比有显著差异。结果表明,驾驶负荷对心脑功能连接有明显影响。通过本文研究,可以得出:基于小波变化的方法可以从时频平面上展现更多的生理信号信息,因而有利于提取感兴趣的信号成分。小波相干和相位相干分析刻画了两个随机过程在时频域上的同步关系,将它们应用于分析驾驶员的心脑功能连接特性可以为驾驶负荷的评价提供一个新的视角。
[Abstract]:In recent years, the number of cars has increased year by year. Literature studies show that drivers are prone to sudden stroke and other cardiovascular and cerebrovascular diseases in the course of driving, among which high load driving is an important inducing factor. In order to meet the multifunctional requirements of the automobile, the man-machine interface of the vehicle is becoming more and more complex, which undoubtedly increases the driver's driving load. It has become an important subject in the field of automotive ergonomics to evaluate the human-computer interface design of the cab scientifically. Therefore, the purpose of this paper is to analyze the driving load from the angle of the driver's mental and brain function connection, and to provide a reliable theoretical basis for the optimization design of the man-machine interface. The state of cardio-cerebral connection can reflect the ability of brain to regulate cerebral blood flow in the face of changes in blood pressure. In response to high driving load, brain oxygen consumption is bound to increase. Adequate cerebral blood perfusion is required to ensure normal metabolic activity of brain cells. Therefore, it is feasible to evaluate the driving load by studying the dynamic adjustment ability of the driver's heart and brain function. Near-infrared spectroscopy (NIR) has been recognized as a very suitable technique for the analysis of cerebral blood flow regulation. On the one hand, it has not only good temporal resolution (close to milliseconds), but also good spatial resolution (5-10 mm), which can detect changes in oxygenated hemoglobin concentration in the microcirculation of brain tissue, combined with arterial blood pressure. It is possible to localize the assessment of the brain's cardiac and brain function connections. On the other hand, the oxygen metabolism signal based on the near infrared spectrum is not easily disturbed by the moving noise, and the corresponding detection equipment is portable and can be used to detect the driver in real time. Firstly, this paper simulates the driving load of the driver in the actual driving process by designing the alert operation task platform. Then the cerebral blood oxygen signals in the prefrontal and motor regions were collected by using near-infrared spectrometer, and the arterial blood pressure signals of the drivers were collected by using the blood pressure meter. Finally, based on the coherence method of Morlet, wave, the coupling relationship between the two signals in the characteristic low frequency band is analyzed to evaluate the influence of driving load on the functional connection of the driver's heart and brain. It is found that the wavelet coherence and phase coherence are significantly different from those in the rest state in some frequency bands under the alert operation task state. The results showed that driving load had a significant effect on cardiac and brain functional connections. Through the research in this paper, it can be concluded that the method based on wavelet change can display more physiological signal information from the time-frequency plane, so it is advantageous to extract the interested signal components. Wavelet coherence and phase coherence analysis describe the synchronization relationship between two stochastic processes in time-frequency domain. Applying them to the analysis of drivers' mental and brain functional connections can provide a new perspective for the evaluation of driving load.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U491.254

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 俞青海,李萍,王留芬;认识大脑功能 探索全脑教学[J];常熟高专学报;2000年03期

2 胡德文,雷震;脑功能光学成像研究进展[J];国防科技大学学报;2001年04期

3 ;科技与生活[J];中小企业科技信息;1998年04期

4 乔清理,王秀宏,王明时;脑功能的核磁共振成像[J];现代科学仪器;1999年04期

5 万振宽;;YS3004C脑功能(障碍)治疗仪的研制与临床应用[J];中国医学装备;2012年03期

6 陈勇胜;熊端琴;郭小朝;孙喜庆;;国内飞行员脑功能研究进展[J];中华航空航天医学杂志;2005年04期

7 梁艺峰;科技工作者宜多听音乐[J];铁道知识;1995年03期

8 王宪举;刘济英;高治国;魏海涛;;长期在封闭环境中生活工作对脑功能的影响[J];中华航空航天医学杂志;2007年03期

9 项庭庭;;活化右脑功能 培养学生能力[J];科技资讯;2006年02期

10 项庭庭;;活化右脑功能 培养学生能力[J];科技咨询导报;2007年15期

相关会议论文 前10条

1 李飞;苏林雁;曹枫林;范方;;冲动儿童的脑功能的初步研究[A];中国心理卫生协会第五届学术研讨会论文集[C];2007年

2 李飞;苏林雁;刘军;周顺科;严莉荣;黄幸;李宝君;胡德文;;冲动儿童脑功能的初步研究[A];中国心理卫生协会儿童心理卫生专业委员会第十次学术交流会论文集[C];2006年

3 许守荣;王世杰;罗立民;;空间独立成分分析方法在脑功能连通性研究中的应用[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年

4 李廷玉;;生命早期营养与后续脑功能健康[A];中华医学会第五次全国儿科中青年学术交流大会论文汇编(上册)[C];2008年

5 周建新;;脑功能的多元化监测[A];重症医学——2011[C];2011年

6 张慧玮;左传涛;黄U哸\;;厌食症脑功能网络~(18)F-FDG PET/CT显像[A];中华医学会第九次全国核医学学术会议论文摘要汇编[C];2011年

7 窦昊颖;朱烈烈;张鹏;刘纯艳;;心脏术后脑功能监测与评估[A];全国心脏内外科专科护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2004年

8 刘波;刘岘;陈俊;龙玉;陈志光;尚晓静;莫伟钊;李晓凡;;应用脑功能连接分析技术分析针刺穴位的特异性[A];第十一次全国中西医结合影像学术研讨会暨全国中西医结合影像学研究进展学习班资料汇编[C];2010年

9 王慧;沈国华;杜小霞;李鲠颖;;外界评价在手势模仿中对脑功能的影响[A];第十七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2012年

10 赖建强;荫士安;徐青梅;胡善明;;不同锌硒水平对铅抑制脑功能的改善作用[A];中国营养学会第五届妇幼营养学术会议论文摘要汇编[C];2002年

相关重要报纸文章 前10条

1 北京宣武医院神经内科主任医师 高利;医患携手对付脑功能障碍[N];健康报;2007年

2 北京军区总医院教授 张俊杰;解九连环开发右脑功能[N];健康报;2008年

3 南京军区南京总医院 副主任医师 蒋琪霞;预防脑衰老 增强脑功能[N];家庭医生报;2004年

4 蒲昭和;触摸与老年脑功能疾病[N];中国老年报;2003年

5 陈维强;延缓脑功能退化[N];农村医药报(汉);2008年

6 记者 郑晓春;以开发出可模拟小脑功能的电子芯片[N];科技日报;2011年

7 刘丽;探索两半球[N];中华读书报;2001年

8 中央教科所教育心理研究室主任、教授、博士生导师 俞国良;畅游神秘的大脑世界[N];光明日报;2001年

9 本报记者 游雪晴;“脑网络组”让脑功能清晰化[N];科技日报;2011年

10 中科院院士中科院上海生科院神经所研究员 郭爱克;中国脑计划:在宏观与微观间“架桥”[N];文汇报;2013年

相关博士学位论文 前6条

1 王赞;阿尔茨海默病高风险人群中基于图论分析的全脑功能网络研究[D];东南大学;2015年

2 欧进利;基于磁共振成像的脑功能连接网络研究[D];浙江大学;2014年

3 鹿麒麟;身心调节训练的大脑功能与结构特性改变研究[D];大连理工大学;2012年

4 谢永宏;脑脊液酸碱失衡在高原脑功能障碍发生中的作用及机制[D];第三军医大学;2005年

5 王海;颅脑功能无创非接触检测技术的研究[D];东北大学;2008年

6 黄跃;脑功能连接的神经系统疾病机制研究[D];华中科技大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩庆宇;基于近红外光谱法的驾驶员脑功能连接及振动响应分析[D];山东大学;2015年

2 高远金;汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响分析[D];山东大学;2015年

3 张二宁;脑功能连接改变在2型糖尿病患者脑功能变化机制的研究[D];河南大学;2015年

4 张玲玲;慢性单侧感音神经性耳聋患者全脑功能网络静息态fMRI研究[D];东南大学;2015年

5 汤莉莉;多模式监测下右美托咪定对老年脆弱脑功能患者胃肠手术术后转归的影响[D];安徽医科大学;2016年

6 周桂妃;基于因果脑功能网络分析的跨种族面孔加工发展机制研究[D];北京交通大学;2016年

7 谭启涛;基于近红外光谱法的汽车驾驶员脑功能网络特征分析[D];山东大学;2016年

8 张曼玉;汽车驾驶负荷对驾驶员心脑功能连接的影响分析[D];山东大学;2016年

9 李雨尧;脑功能网络可视化算法设计与工具实现[D];西南交通大学;2016年

10 李珊珊;复杂脑功能网络研究[D];大连理工大学;2006年



本文编号:2265926

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2265926.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户090c6***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com