康复运动中的脑肌电特征分析

发布时间：2017-04-02 00:00

  本文关键词：康复运动中的脑肌电特征分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：神经生理分析已经成为神经康复科学领域新的研究热点。在人体运动的神经控制过程中,大脑感觉运动皮层与肌肉之间的控制反馈联系发挥着至关重要的作用,这种联系分别体现在脑电信号(Electroencephalogram,EEG)、肌电信号(Electromyography,EMG)以及脑肌电信号间的不同层次同步现象上。脑电信号特征和脑肌电信号同步性可以反映大脑功能控制原理以及与肌肉间的功能联系,从系统的层面理解运动控制过程以及运动障碍的病理机制,为揭示运动控制过程中神经网络的协同工作方式提供了理论依据,也为神经康复运动的功能状态评价提供新方法。近年来传统临床康复医学结合神经生理学理论发展出的康复疗法因其优越的安全性、有效性和经济性而备受关注。然而目前这些新兴疗法的具体康复机理尚待研究,从神经元群震荡的角度进行探索有助于理解其内在的康复机制。本文主要针对运动想象/运动观察以及步行训练三种康复运动模式下的脑电及脑肌电信号进行分析研究,以进一步探索大脑与肌肉的运动控制及感觉反馈机理,为运动想象/观察和步行训练在康复领域中的广泛应用提供神经生理依据。首先,讨论大脑的基本结构和工作原理,介绍脑电和肌电信号的产生原理及其特点,总结了脑电信号和肌电信号分析的研究现状,讨论了目前常用的脑电、肌电预处理算法,对比分析了脑电信号时频特征提取和脑肌电同步特征分析的常用方法及其各自特点。对于运动想象和运动观察任务中的脑电信号特征提取,针对脑电信号的非平稳动力学特征,结合小波变换对其进行时频能量谱分析并提取事件相关去同步/同步化(Event-Related Desynchronization/Synchronization,ERD/ERS)时频特征,并对信号特征进行量化表述,对10名健康被试左右手运动想象/观察任务下的脑电信号进行分析。对于行走过程中的脑肌电同步特征分析,同步采集10名健康被试正走和倒走过程中脑电和肌电信号,首先采用一致性算法分析两种任务下的脑肌电频域同步特征;进一步采用格兰杰因果分析提取脑肌电信号间的方向性耦合特征;最后结合小波变换提出时频格兰杰因果算法,以描述行走过程中脑肌电的时域-频域同步特征。
【关键词】：脑肌电同步 运动想象 运动观察 格兰杰因果
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R743.3;TN911.6
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 脑电和肌电信号的产生原理及特征13-22
• 1.2.1 脑电信号的产生和特点13-19
• 1.2.2 肌电信号的产生及特点19-22
• 1.3 康复运动中脑肌电信号特征提取的研究现状22-25
• 1.3.1 脑电信号特征提取的研究现状22-24
• 1.3.2 脑肌电信号同步分析的研究现状24-25
• 1.4 本文主要研究内容25-27
• 第2章 脑肌电信号的预处理27-37
• 2.1 引言27
• 2.2 脑肌电信号预处理方法27-34
• 2.2.1 伪迹减法27-28
• 2.2.2 小波阈值滤波28-29
• 2.2.3 自适应滤波29-30
• 2.2.4 独立分量分析30-34
• 2.3 肌电信号的预处理34-35
• 2.4 脑电信号的预处理35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 脑肌电号特征提取方法37-56
• 3.1 脑电信号特征提取方法37-47
• 3.1.1 脑电信号ERD/ERS时频分析方法38-42
• 3.1.2 不同方法在脑电信号ERD/ERS特征提取中的应用42-44
• 3.1.3 脑电信号的统计显著性检验算法44-47
• 3.2 脑肌电同步分析方法47-54
• 3.2.1 一致性算法48-49
• 3.2.2 格兰杰因果分析原理49-51
• 3.2.3 基于Gabor小波的时频格兰杰因果分析51-54
• 3.3 本章小结54-56
• 第4章 运动观察与运动想象下的脑电信号特征提取56-68
• 4.1 引言56-57
• 4.2 运动想象与运动观察中脑电信号的采集与预处理57-59
• 4.2.1 实验对象与流程57
• 4.2.2 数据采集及预处理57-59
• 4.3 运动想象与运动观察中脑电信号的能量谱分析59-61
• 4.3.1 功率谱分析59
• 4.3.2 时频能量谱分析59-61
• 4.4 运动想象与运动观察中脑电信号的特征提取61-66
• 4.4.1 运动想象与运动观察中脑电信号的ERD/ERS特征提取62-63
• 4.4.2 ERD/ERS的统计分析与脑地形图63-64
• 4.4.3 ERDI指标提取64-66
• 4.5 结果与讨论66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第5章 正走与倒走中脑电-肌电信号的同步分析68-83
• 5.1 引言68-69
• 5.2 正走与倒走中脑电-肌电信号的采集与预处理69-72
• 5.2.1 实验对象与流程69-70
• 5.2.2 数据采集及预处理70-72
• 5.3 正走与倒走中脑电-肌电信号的同步分析72-80
• 5.3.1 一致性分析72-73
• 5.3.2 格兰杰因果分析73-80
• 5.3.3 基于Gabor小波的时频格兰杰因果分析80
• 5.4 结果与讨论80-81
• 5.5 本章小结81-83
• 结论83-85
• 参考文献85-94
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果94-95
• 致谢95-96
• 作者简介96

【参考文献】

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本文编号：281503