头皮脑电与上肢肌电耦合性研究
发布时间：2021-08-23 23:58
在人体运动过程中,大脑运动皮层和躯体感觉皮层与运动肌肉之间的信息交互作用非常重要。这种信息交互不仅在不同脑区之间形成了协同作用,而且使得大脑运动区以及躯体感觉区与运动肌肉组织之间自动地发生了同步化,而这种大脑皮层和运动肌肉组织两大系统之间的同步作用便构成了皮层肌肉功能耦合关系。研究这种皮层肌肉之间的耦合关系不仅为大脑信息解码奠定基础,而且为运动障碍患者的康复评价和康复医疗方案提供理论依据。因此这种耦合关系在近年来已经成为脑神经领域许多学者研究的热点。本文首先介绍了头皮脑电与表面肌电信号的产生原理及其特点,并对皮层肌肉耦合的研究现状进行了分析。接着对实验数据的预处理方法和分析原理进行了叙述。针对现有脑肌电耦合分析方法的缺陷进行了改进,并对健康人在不同握力动作下的脑肌电信号进行了耦合性分析。最后对采集到的健康人以及病人数据进行了分析。本文主要完成了以下三点研究工作:1)针对相干函数在分析皮层肌肉耦合时无法确定耦合方向的局限性,根据脊髓神经系统信息的双向传递机制,提出采用不同大脑皮层功能区的脑电信号和动作对应的肌电信号,实现了相干函数在脑肌电信号双向耦合分析中的应用。针对5kg、10kg和2...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
神经信息传递模型
图 2.1 实验范式2.1.3 脑肌电信号采集实验共采集左右手各三组共六组的 EEG 和 EMG 实验数据。在实验数据开始采集前，确保每位受试者已经清洗过头皮并吹干头发，目的是为了降低头皮油脂和角质等降低导电性能等。在带上脑电帽之后为了降低接触阻抗还要在电极中打入一定量导电膏，提高信号的强度。如果在额前、鼻尖和上肢皮肤等地方放置电极时，还需要用磨砂膏去角质，并用酒精擦拭，使接触阻抗低于 5kΩ。本课题脑电信号采集选择以标准电极（双耳的乳突）为参考电位。在上述实验任务下同步采集 32 通道脑电（如图 2.2 和图 2.3）和左右手各 6 通道肌电信号（如图 2.4）。脑电测量时电极放置本实验均采用了国际 10/20 系统标准，记录了 32 通道脑电信号(FP1，F3，FP2，F8，F7，F4，FZ，FC5，FC1，FC2，FC6，T7，C3，CZ，C4，T8，CP5，CP1，TP9，P7，CP2，CP6，P8，TP10，P3，PZ，P4，PO9，O1，OZ，O2，PO10)；BrainAmp DC 设备也用于采集左右手臂肱二头肌（Musculusbiceps brachii，MBB）、肱三头肌（Triceps）、肱桡肌（Brachioradialis）、尺侧
图 2.2 脑电电极选取与放置 EEG-EMG 采集实验图 图 2.4 EMG 电极放手臂各采集了 6 块肌肉的表面肌电信号（EMG），几块肌肉与上肢抓握时最为相关[59]。EMG 的采集方肌肉的 EMG 由两个电极分别完成左右手采集。系统需要选取 44 个电极进行采集，其中 32 电极采集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Gabor小波和格兰杰因果的脑-肌电同步性分析[J]. 谢平,陈迎亚,张园园,邹策,陈晓玲,张利泰. 中国生物医学工程学报. 2017(01)
[2]基于NA-MEMD和互信息的脑电特征提取方法[J]. 韩笑,佘青山,高云园,罗志增. 传感技术学报. 2016(08)
[3]基于变分模态分解-传递熵的脑肌电信号耦合分析[J]. 谢平,杨芳梅,李欣欣,杨勇,陈晓玲,张利泰. 物理学报. 2016(11)
[4]基于多尺度传递熵的脑肌电信号耦合分析[J]. 谢平,杨芳梅,陈晓玲,杜义浩,吴晓光. 物理学报. 2015(24)
[5]基于EMD与ICA的滚动轴承复合故障诊断[J]. 崔玲丽,吴春光,邬娜. 北京工业大学学报. 2014(10)
[6]改进的相对转移熵的癫痫脑电分析[J]. 王莹,侯凤贞,戴加飞,刘新峰,李锦,王俊. 物理学报. 2014(21)
[7]脑电信号的多尺度排列熵分析[J]. 姚文坡,刘铁兵,戴加飞,王俊. 物理学报. 2014(07)
[8]多类运动想象脑电信号的处理研究[J]. 赵丽,郭旭宏,耿丽清. 中国生物医学工程学报. 2013(05)
[9]表面肌电信号采集及动作识别系统[J]. 张红奎,汪地,杨浩,李智,陈燕军. 机械设计与制造. 2013(08)
[10]基于符号化部分互信息熵的多参数生物电信号的耦合分析[J]. 张梅,崔超,马千里,干宗良,王俊. 物理学报. 2013(06)
博士论文
[1]表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究[D]. 赵章琰.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]因果关系在探求大脑效应连接中的应用[D]. 王辉.杭州电子科技大学 2015
[2]基于皮层肌肉相干性的手部运动信息解码研究[D]. 李云萍.天津医科大学 2014
[3]大脑皮层与上肢肌肉间功能耦合与信息传输的研究[D]. 荣瑶.北京工业大学 2013
[4]基于脑电信号的假手控制方法研究[D]. 李亚飞.杭州电子科技大学 2009
本文编号：3358853
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
神经信息传递模型
图 2.1 实验范式2.1.3 脑肌电信号采集实验共采集左右手各三组共六组的 EEG 和 EMG 实验数据。在实验数据开始采集前，确保每位受试者已经清洗过头皮并吹干头发，目的是为了降低头皮油脂和角质等降低导电性能等。在带上脑电帽之后为了降低接触阻抗还要在电极中打入一定量导电膏，提高信号的强度。如果在额前、鼻尖和上肢皮肤等地方放置电极时，还需要用磨砂膏去角质，并用酒精擦拭，使接触阻抗低于 5kΩ。本课题脑电信号采集选择以标准电极（双耳的乳突）为参考电位。在上述实验任务下同步采集 32 通道脑电（如图 2.2 和图 2.3）和左右手各 6 通道肌电信号（如图 2.4）。脑电测量时电极放置本实验均采用了国际 10/20 系统标准，记录了 32 通道脑电信号(FP1，F3，FP2，F8，F7，F4，FZ，FC5，FC1，FC2，FC6，T7，C3，CZ，C4，T8，CP5，CP1，TP9，P7，CP2，CP6，P8，TP10，P3，PZ，P4，PO9，O1，OZ，O2，PO10)；BrainAmp DC 设备也用于采集左右手臂肱二头肌（Musculusbiceps brachii，MBB）、肱三头肌（Triceps）、肱桡肌（Brachioradialis）、尺侧
图 2.2 脑电电极选取与放置 EEG-EMG 采集实验图 图 2.4 EMG 电极放手臂各采集了 6 块肌肉的表面肌电信号（EMG），几块肌肉与上肢抓握时最为相关[59]。EMG 的采集方肌肉的 EMG 由两个电极分别完成左右手采集。系统需要选取 44 个电极进行采集，其中 32 电极采集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Gabor小波和格兰杰因果的脑-肌电同步性分析[J]. 谢平,陈迎亚,张园园,邹策,陈晓玲,张利泰. 中国生物医学工程学报. 2017(01)
[2]基于NA-MEMD和互信息的脑电特征提取方法[J]. 韩笑,佘青山,高云园,罗志增. 传感技术学报. 2016(08)
[3]基于变分模态分解-传递熵的脑肌电信号耦合分析[J]. 谢平,杨芳梅,李欣欣,杨勇,陈晓玲,张利泰. 物理学报. 2016(11)
[4]基于多尺度传递熵的脑肌电信号耦合分析[J]. 谢平,杨芳梅,陈晓玲,杜义浩,吴晓光. 物理学报. 2015(24)
[5]基于EMD与ICA的滚动轴承复合故障诊断[J]. 崔玲丽,吴春光,邬娜. 北京工业大学学报. 2014(10)
[6]改进的相对转移熵的癫痫脑电分析[J]. 王莹,侯凤贞,戴加飞,刘新峰,李锦,王俊. 物理学报. 2014(21)
[7]脑电信号的多尺度排列熵分析[J]. 姚文坡,刘铁兵,戴加飞,王俊. 物理学报. 2014(07)
[8]多类运动想象脑电信号的处理研究[J]. 赵丽,郭旭宏,耿丽清. 中国生物医学工程学报. 2013(05)
[9]表面肌电信号采集及动作识别系统[J]. 张红奎,汪地,杨浩,李智,陈燕军. 机械设计与制造. 2013(08)
[10]基于符号化部分互信息熵的多参数生物电信号的耦合分析[J]. 张梅,崔超,马千里,干宗良,王俊. 物理学报. 2013(06)
博士论文
[1]表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究[D]. 赵章琰.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]因果关系在探求大脑效应连接中的应用[D]. 王辉.杭州电子科技大学 2015
[2]基于皮层肌肉相干性的手部运动信息解码研究[D]. 李云萍.天津医科大学 2014
[3]大脑皮层与上肢肌肉间功能耦合与信息传输的研究[D]. 荣瑶.北京工业大学 2013
[4]基于脑电信号的假手控制方法研究[D]. 李亚飞.杭州电子科技大学 2009
本文编号：3358853
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