基于脑电信号的大脑效应连通性非线性算法研究
发布时间：2020-12-02 13:01
中国脑计划的研究内容之一是以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究。而通过大脑连通性算法来研究大脑工作机制及脑疾病的早期诊断和术前评估是该研究领域的热点之一。癫痫作为神经科的第二大常见病,由于其反复发作且突然发作的特性,严重影响患者的生活质量。在所有癫痫患者中,约有20%40%是难治性癫痫患者,其不能通过药物控制和治愈癫痫的发作,需采用外科手术来切除致痫区。而应用大脑效应连通性算法分析癫痫患者的脑电信号（Electro-Encephalo Graphy,EEG）是众多术前评估手段中精确定位致痫区的金标准。因此,本文主要致力于研究处理EEG信号的大脑效应连通性算法。Wiener-Granger因果算法（Wiener-Granger Causality Index,WGCI）是一种研究大脑效应连通性的有效算法。该算法是从时域上研究信号之间的Wiener-Granger因果关系（简称因果关系）,为了在频域上对此进行研究,在该算法的基础上扩展出了多种已广泛应用的基于频域的算法,如DTF（Directed Transfer Function）和PDC（Partial ...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大脑连通模式
东南大学硕士学位论文即大脑区域内功能专门化的分离或者模块化的分布；功能整合，指的皮层区域上的大量神经元集合的协调活化作用[33]。大脑功能连通性和用来描述大脑不同区域的功能整合。其中，大脑效应连通性描述了神之间的因果关系，即不同单元之间如何直接或间接地相互依赖相互影大脑效应连通性算法分析癫痫患者的 EEG 信号是众多术前评估手段的金标准。大脑效应连通性不仅指大脑不同区域之间的单向或者双向个大脑区域产生对另一个区域的直接或者间接的影响[34]。假设有三个”、“2”和“3”，其中仅“3”是致痫区，“2”和“1”是正常功能区，三个大脑不同区域之间相互影响的某些可能情况。主要包括：单向影双向影响（双向箭头，如图 2-2 中间图“3”和“1”之间的影响）、直接图由“3”到“1”的影响）和间接影响（如图 2-2 左图由“3”到“1”作时，致痫区“3”对正常功能区“2”和“1”的影响可分为如下两
图 4-2 模型(4.1)中信号 （左）和 （右）的频谱实验中，本文用模型(4.1)生成模拟数据，共生成 100 组模拟数据，每组模拟数据的长度为 N=1024，采样频率为 256Hz。对每组数据，首先采用 FROLS 算法来估计模型系数（本实验中 FROLS 算法估计系数所需的阈值取为 0.9999），然后用取得的系数按照3.2 节和 3.3.2 节中所述步骤，分别求得二维 PDC 和二维 NPDC 的结果，图 4-3 给出了100 次实验结果的平均值。图 4-3 模型(4.1)中信号 对 的二维 PDC（左）和二维 NPDC（右）的结果从图 4-3 的左图可知，二维 PDC 算法在 60Hz 左右有较明显的波峰，这表明了二维PDC 算法识别出了信号 对 产生的线性因果影响；而从图 4-3 的右图可知，二维 NPDC算法在 60Hz 和 120Hz 左右都有较明显的波峰，这表明了二维 NPDC 算法不仅能够识别
【参考文献】：
期刊论文
[1]当前脑科学的发展态势和战略——访复旦大学脑科学研究院杨雄里院士[J]. 梁偲,江世亮. 世界科学. 2018(01)
[2]癫痫最新临床诊疗指南:机遇与挑战并存[J]. 肖波,周罗. 协和医学杂志. 2017(Z1)
[3]基于偏定向相干性的体感振动脑网络研究[J]. 马娜,王学民,田苗,刘静,綦宏志,明东,周鹏. 航天医学与医学工程. 2016(05)
[4]科学家绘制最精准大脑皮层地图:每个脑半球划分为180个区域[J]. 王丽. 海南医学. 2016(15)
[5]基于偏定向相干性(PDC)的脑卒中后抑郁症患者脑网络研究[J]. 王春方,孙长城,张希,王勇军,綦宏志,何峰,赵欣,张颖,万柏坤,杜金刚,明东. 中国生物医学工程学报. 2015(04)
[6]Volterra级数理论研究进展与展望[J]. 彭志科,程长明. 科学通报. 2015(20)
[7]PDC方法在化工过程变量间因果关系分析中的应用[J]. 杨帆,范牛军,叶昊. 清华大学学报(自然科学版). 2013(02)
[8]脑电信号分析与癫痫预测的研究[J]. 侯峰,刘绍明. 医学综述. 2012(09)
[9]癫痫灶定位技术研究进展[J]. 邓大丽,余锋,喻廉,刘会林,徐莉. 安徽医学. 2011(10)
[10]脑电图和功能磁共振同步联合成像在癫癎方面的研究进展[J]. 张泉,张权,张云亭. 国际医学放射学杂志. 2011(02)
硕士论文
[1]EEG癫痫信号的大脑连通性分析算法研究[D]. 吴国成.东南大学 2016
[2]癫痫脑电信号的提取与识别[D]. 宋焕荣.大连理工大学 2012
[3]Volterra级数理论及其应用研究[D]. 程长明.上海交通大学 2012
本文编号：2895356
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大脑连通模式
东南大学硕士学位论文即大脑区域内功能专门化的分离或者模块化的分布；功能整合，指的皮层区域上的大量神经元集合的协调活化作用[33]。大脑功能连通性和用来描述大脑不同区域的功能整合。其中，大脑效应连通性描述了神之间的因果关系，即不同单元之间如何直接或间接地相互依赖相互影大脑效应连通性算法分析癫痫患者的 EEG 信号是众多术前评估手段的金标准。大脑效应连通性不仅指大脑不同区域之间的单向或者双向个大脑区域产生对另一个区域的直接或者间接的影响[34]。假设有三个”、“2”和“3”，其中仅“3”是致痫区，“2”和“1”是正常功能区，三个大脑不同区域之间相互影响的某些可能情况。主要包括：单向影双向影响（双向箭头，如图 2-2 中间图“3”和“1”之间的影响）、直接图由“3”到“1”的影响）和间接影响（如图 2-2 左图由“3”到“1”作时，致痫区“3”对正常功能区“2”和“1”的影响可分为如下两
图 4-2 模型(4.1)中信号 （左）和 （右）的频谱实验中，本文用模型(4.1)生成模拟数据，共生成 100 组模拟数据，每组模拟数据的长度为 N=1024，采样频率为 256Hz。对每组数据，首先采用 FROLS 算法来估计模型系数（本实验中 FROLS 算法估计系数所需的阈值取为 0.9999），然后用取得的系数按照3.2 节和 3.3.2 节中所述步骤，分别求得二维 PDC 和二维 NPDC 的结果，图 4-3 给出了100 次实验结果的平均值。图 4-3 模型(4.1)中信号 对 的二维 PDC（左）和二维 NPDC（右）的结果从图 4-3 的左图可知，二维 PDC 算法在 60Hz 左右有较明显的波峰，这表明了二维PDC 算法识别出了信号 对 产生的线性因果影响；而从图 4-3 的右图可知，二维 NPDC算法在 60Hz 和 120Hz 左右都有较明显的波峰，这表明了二维 NPDC 算法不仅能够识别
【参考文献】：
期刊论文
[1]当前脑科学的发展态势和战略——访复旦大学脑科学研究院杨雄里院士[J]. 梁偲,江世亮. 世界科学. 2018(01)
[2]癫痫最新临床诊疗指南:机遇与挑战并存[J]. 肖波,周罗. 协和医学杂志. 2017(Z1)
[3]基于偏定向相干性的体感振动脑网络研究[J]. 马娜,王学民,田苗,刘静,綦宏志,明东,周鹏. 航天医学与医学工程. 2016(05)
[4]科学家绘制最精准大脑皮层地图:每个脑半球划分为180个区域[J]. 王丽. 海南医学. 2016(15)
[5]基于偏定向相干性(PDC)的脑卒中后抑郁症患者脑网络研究[J]. 王春方,孙长城,张希,王勇军,綦宏志,何峰,赵欣,张颖,万柏坤,杜金刚,明东. 中国生物医学工程学报. 2015(04)
[6]Volterra级数理论研究进展与展望[J]. 彭志科,程长明. 科学通报. 2015(20)
[7]PDC方法在化工过程变量间因果关系分析中的应用[J]. 杨帆,范牛军,叶昊. 清华大学学报(自然科学版). 2013(02)
[8]脑电信号分析与癫痫预测的研究[J]. 侯峰,刘绍明. 医学综述. 2012(09)
[9]癫痫灶定位技术研究进展[J]. 邓大丽,余锋,喻廉,刘会林,徐莉. 安徽医学. 2011(10)
[10]脑电图和功能磁共振同步联合成像在癫癎方面的研究进展[J]. 张泉,张权,张云亭. 国际医学放射学杂志. 2011(02)
硕士论文
[1]EEG癫痫信号的大脑连通性分析算法研究[D]. 吴国成.东南大学 2016
[2]癫痫脑电信号的提取与识别[D]. 宋焕荣.大连理工大学 2012
[3]Volterra级数理论及其应用研究[D]. 程长明.上海交通大学 2012
本文编号：2895356
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