基于EEG和ERP特征信息的饮酒健康评估研究

发布时间：2017-04-09 11:14

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【摘要】：酒文化在我国具有悠久历史,但酒驾、酗酒等问题给社会带来巨大危害,引起人们广泛关注,如何定量评估饮酒对健康的影响已经成为一个重要的研究任务。本文利用脑电信号(Electroencephalograph,EEG)和事件相关电位(Event-related potentials,ERP)研究酒精对脑疲劳和脑认知的影响,探索评估大脑酒精疲劳的特征参数,为健康饮酒提供科学依据。论文研究主要内容:(1)将EEG和ERP引入饮酒健康评估研究,设计了不同剂量急性饮酒的脑疲劳和脑认知评估方案,完成了52例志愿者共3批次实验,采集到312组有效脑电数据。实验中根据国家酒驾标准(GB19522-2010)中血液酒精浓度(Blood alcohol concentration,BAC)范围,将饮酒程度的BAC定义为低度100mg/L、中度500mg/L和高度825mg/L。(2)探索基于EEG信号的饮酒健康评估特征参数。对EEG信号进行预处理和特征波形提取,得到疲劳因子R值和重心频率(Gravity frequency,GF)等特征参数,利用特征参数评估大脑疲劳度。得到结论:(1)低度饮酒后脑疲劳度会下降4%~5%,持续60min后恢复正常;(2)中度饮酒后疲劳度开始逐渐上升,在酒后60min达到峰值(高于正常状态40%),之后逐渐下降直至酒后120min恢复正常;(3)高度饮酒后脑疲劳度变化趋势与中度饮酒一致,在酒后60min高于正常状态57%,直至酒后120min仍未恢复(高于正常状态20%)。(3)通过ERP技术的oddball范式设计听觉P300实验研究饮酒后两小时内的P300成分的变化规律,利用Pz导联脑电分布提取饮酒后不同时段的P300成分潜伏期和幅值,辅助主观问卷结果,得到结论(1)低度和中度饮酒对人脑认知功能影响不明显,异常率不到5%;(2)高度饮酒在短时间内会对人脑认知功能产生损伤,异常率接近60%,表现为影响人脑的注意力,记忆力和计算能力。综上所述,本文在饮酒健康评估的研究中发现EEG的饮酒健康评估因子(疲劳因子R值,重心频率GF)以及ERP中的饮酒健康表征成分(P300成分),可以为建立完整的饮酒健康评估体系提供重要的参考依据。
【关键词】：急性饮酒 脑电信号 事件相关电位 健康评估 疲劳因子
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R163;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 研究进展15-17
• 1.2.1 国内外研究进展15-17
• 1.2.2 研究内容17
• 1.3 论文整体框架17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 饮酒实验理论基础19-30
• 2.1 酒精摄入19-21
• 2.1.1 酒精代谢19
• 2.1.2 酒精饮料相关参数19-20
• 2.1.3 饮酒程度分级20-21
• 2.2 脑电信号研究21-24
• 2.2.1 大脑皮层分区21-22
• 2.2.2 脑电信号产生机制和特点22-23
• 2.2.3 脑电信号特征波段23-24
• 2.2.4 脑电图机导联方式24
• 2.3 事件相关电位24-29
• 2.3.1 ERPs的主要成分25
• 2.3.2 P30025-26
• 2.3.3 ERPs实验26
• 2.3.4 ERPs的提取26-29
• 2.4 统计学分析29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 急性饮酒实验设计30-37
• 3.1 实验设备30-31
• 3.2 软件系统31-33
• 3.2.1 E-Prime31-32
• 3.2.2 Curry32-33
• 3.2.3 数据分析软件33
• 3.3 实验准备33-34
• 3.3.1 被试筛选33-34
• 3.3.2 实验环境34
• 3.4 实验方案34-36
• 3.4.2 饮酒量35
• 3.4.3 实验流程35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 EEG/ERP数据处理与分析37-58
• 4.1 呼气酒精浓度/血液酒精浓度（BrAC/BAC）37-38
• 4.2 脑电信号预处理38-42
• 4.2.1 Curry7预处理38-39
• 4.2.2 ICA去除脑电伪迹39-40
• 4.2.3 眼电伪迹去除40-42
• 4.3 脑电信号（EEG）分析42-44
• 4.3.1 EEG节律波提取42-43
• 4.3.2 脑电信号的特征量43-44
• 4.4 EEG实验结果44-51
• 4.4.1 急性低度饮酒44-46
• 4.4.2 急性中度饮酒46-48
• 4.4.3 急性高度饮酒48-50
• 4.4.4 EEG实验结论50-51
• 4.5 P300参数处理51-52
• 4.6 P300实验结果52-54
• 4.7 主观问卷测试54-55
• 4.8 饮酒与人体健康关联55-57
• 4.8.1 急性饮酒后脑疲劳评估55-56
• 4.8.2 急性饮酒与认知功能关联56-57
• 4.8.3 结论57
• 4.9 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 本文工作总结58
• 5.2 创新点58-59
• 5.3 展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文65-66
• 附录一 精神状态简易速检表(MMSE)66-67
• 附录二 神经行为认知状况测试(NCSE)67-70

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本文编号：295139