抑郁症脑电信号的非线性研究与诊断模型构建

发布时间：2017-03-25 15:06

  本文关键词：抑郁症脑电信号的非线性研究与诊断模型构建，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：抑郁症是一种常见的精神疾病,以心境低落和悲观为主要特征,症状严重时可能会产生自杀行为。本文在对抑郁症的病症、背景、诊断依据、工具和评估标准进行归类和分析的基础上,发现抑郁症患者不但人数众多,而且发病年龄、范围和行业也在逐步扩大,给社会和家庭带来沉重的负担。然而,从事抑郁症诊断和评估工作的人员比较匮乏,而且其诊断和评估依赖的主观因素较多,容易造成误诊和漏诊。因而,迫切需要提高其诊断的准确性和效率。本文通过对抑郁症的研究现状、分析方法、手段以及现有成果的综合和分析发现,此病诊断不准确和效率低的一个重要原因是缺少客观量化的生物诊断指标和科学有效的诊断模型。针对这种情况,本文运用非线性动力学的原理和方法,在现有研究成果的基础上,由分析客观生物指标出发,从抑郁症脑电信号的活跃性、特异性、复杂性以及诊断模型四个方面进行研究,主要内容和研究成果如下。第一,提出一种新的功率谱熵计算方法对抑郁症脑电活跃性进行研究。脑电活动是大量脑细胞群各种电活动整体的宏观综合效应。其活跃的程度和区域与大脑功能状态存在密切的关系,因而,也代表大脑的一种状态,能够反映和表征大脑的疾病和健康情况。基于此,本文研究抑郁症脑电与正常健康脑电活跃性的相对大小和强弱状况及其相关生物意义。在非线性动力学基础上,借鉴信息熵的概念,提出一种基于时间序列功率谱划分的新谱熵计算方法,即通过时间序列功率谱按照不同的划分来计算脑电时间序列功率谱熵,从而获得脑电信号的活跃性及其强度信息,并通过仿真对其正确性进行验证。然后,基于该方法对抑郁症患者和正常人的脑电进行数值计算和分析对比,并采用假设检验的方法进行显著性检验。实验结果表明:该功率谱熵可作为用于衡量脑区活动性的一个有效物理参数,这对于能否将其用作诊断其它脑精神疾病的物理参数具有积极意义。第二,提出一种状态分布熵的计算方法对抑郁症脑电特异性进行研究。特异性原指某生物具备而其它生物不具备某些特征的性质。后被引入数据挖掘领域,指数据特征具有显著异常的性质。抑郁症脑电的特异性显著地反映了其异于正常人的患病状态,能深刻揭示这种疾病的本质特征。因此,为了研究抑郁症脑电的这种特异性,本文提出一种用于描述和刻画脑电运动状态分布的称作状态分布熵的计算方法。它通过计算不同状态分布参数的脑电状态分布熵,从而获取分析脑电活动特异性信息,并通过仿真试验对其产生原因进行多方面的分析和研究,得到了有益的结果。然后,利用该方法对抑郁症患者和正常人的脑电信号进行计算、分析和讨论,最后采用假设检验的方法分析其显著性。实验结果表明,该分布熵能够表征大脑电活动分布状态的异常情况,提供反映其活动特异性的信息,可以作为度量大脑电活动分布状态异常和分析脑电信号特异性的一个物理参数,这对于将其用作诊断其它脑精神疾病的物理参数具有积极意义。第三,提出一种基于一阶差分多尺度多值粗粒化的LZ复杂度计算方法对抑郁症脑电复杂性进行研究。抑郁症脑电信号中包含了大量的多层次多侧面的复杂信息,如果需要深入分析其中蕴含的诊断信息或病理信息,就需要从多个角度对这些复杂信息进行分析和探讨。因此,本文从抑郁症脑电信号的复杂性角度出发,提出一种基于一阶差分多尺度多值粗粒化的LZ复杂度计算方法,并对该方法的原理和计算步骤进行较为详细的阐述。然后运用该方法对抑郁症脑电信号进行研究。实验结果表明,多脑区电活动某一方面同时异常的关联性揭示了抑郁症的某种发病机理或者致病机制。从这些异常的量及其关联性寻找抑郁症大脑生理功能和机构的特异性,对研究抑郁症的病理机理及病因具有重要的借鉴作用,也给抑郁症的诊断和评估带来新的思路和研究方向。第四,提出一种基于复杂度谱的抑郁症脑电诊断评估模型。抑郁症的诊断和评估一般使用量表和问卷的形式、采用询问和谈话的方式、依靠医生的主观分析判断来实施,到目前为止还没有采用客观量化的诊断方式。虽然有少量的研究文献提出生物诊断参数,但至今尚未应用于临床实践。为此,本文尝试应用非线性理论提出基于复杂度谱的诊断模型,为抑郁症提供新的诊断模式和研究思路,并给出了该诊断模型的构建方法和步骤,以及其中参数的确定方法和步骤。最后对该脑电诊断模型进行了示例仿真,得到了仿真模型图,为将来使用脑电信号构建真正的诊断模型起到启发和借鉴的作用。本文从活跃性、特异性和复杂性三个侧面对抑郁症脑电信号的异常现象作了比较全面的分析和研究,探讨了其可能具有的生物意义,最后还构建了多指标体系的抑郁症诊断模型。这些工作无论是在理论研究上还是在临床实践中都具有一定的参考价值和借鉴意义。
【关键词】：脑电信号 抑郁症 非线性 生物熵 复杂度
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.4;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 研究背景、目的与意义12-18
• 1.1.1 研究背景12-17
• 1.1.2 研究目的17
• 1.1.3 研究意义17-18
• 1.2 相关研究的发展与现状18-24
• 1.2.1 抑郁症脑电信号研究现状综述18-21
• 1.2.2 非线性系统分析方法国内外研究现状21-24
• 1.3 课题来源及研究内容24-25
• 1.3.1 课题来源24
• 1.3.2 研究内容24-25
• 1.4 论文组织结构25-27
• 1.5 本章小结27-28
• 第2章 抑郁症脑电非线性相关理论和可行性28-44
• 2.1 脑电的发现和发展简介28-29
• 2.2 脑电非线性分析的生理基础和必要性29-32
• 2.2.1 脑电信号非线性分析的神经生理基础29-31
• 2.2.2 脑电信号非线性分析的大脑解剖基础31-32
• 2.2.3 抑郁症脑电非线性分析的必要性32
• 2.3 脑电非线性分析技术基础32-42
• 2.3.1 脑电非线性分析的基本原理和方法33-39
• 2.3.2 脑电非线性分析的步骤和流程39-42
• 2.4 抑郁症脑电非线性分析的可行性42-43
• 2.4.1 可行性的基础42-43
• 2.4.2 可行性的保障43
• 2.5 本章小结43-44
• 第3章 基于改进功率谱熵的抑郁症脑电信号活跃性研究44-56
• 3.1 概述44-45
• 3.2 基本原理45-48
• 3.2.1 改进功率谱熵计算方法的定义45-46
• 3.2.2 功率谱熵和信号活跃性之间相关性的仿真分析46-48
• 3.3 基于时间序列功率谱划分谱熵的抑郁症脑电信号分析48-52
• 3.3.1 实验数据48
• 3.3.2 实验方法48-49
• 3.3.3 实验结果及分析49-52
• 3.4 统计分析与假设检验52-53
• 3.5 本章小结53-56
• 第4章 基于状态分布熵的抑郁症脑电信号特异性研究56-76
• 4.1 概述56-57
• 4.2 基本原理57-69
• 4.2.1 状态分布熵计算方法的定义57-58
• 4.2.2 状态分布熵和信号特异性之间相关性的仿真分析58-69
• 4.3 基于状态分布熵的抑郁症脑电信号特异性分析69-73
• 4.3.1 实验数据69-70
• 4.3.2 实验方法70
• 4.3.3 实验结果及分析70-73
• 4.4 统计分析与假设检验73-75
• 4.5 本章小节75-76
• 第5章 基于改进Lempel-Ziv算法的抑郁症脑电复杂性研究76-104
• 5.1 概述76
• 5.2 基本原理76-82
• 5.2.1 LZ复杂度算法77-79
• 5.2.2 多值粗粒化79-80
• 5.2.3 时间多尺度80-81
• 5.2.4 基于一阶差分多尺度多值粗粒化LZ复杂度算法81-82
• 5.3 基于一阶差分多尺度多粗粒化LZ复杂度脑电信号分析82-103
• 5.3.1 实验数据82
• 5.3.2 实验方法82-83
• 5.3.3 实验结果及分析83-103
• 5.4 本章小节103-104
• 第6章 基于复杂度谱的抑郁症脑电信号诊断模型构建104-116
• 6.1 概述104-105
• 6.2 基本原理和方法105-110
• 6.2.1 复杂度谱的概念和定义105-106
• 6.2.2 基于复杂度谱的脑电信号诊断模型构建106-110
• 6.3 诊断模型构建仿真示例110-113
• 6.4 本章小结113-116
• 结论与展望116-118
• 全文总结116-117
• 研究展望117-118
• 参考 文献118-126
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文126-128
• 致谢128

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李曦,李艳红,陈晓兰;30例抑郁症患者的P_(300)电位研究[J];健康心理学杂志;2000年03期

2 艾丽,秦晓霞;抑郁症与自杀问题[J];中国乡村医生;2000年03期

3 卢胜利;光量子氧透射治疗抑郁症的对照研究[J];现代康复;2000年06期

4 孔淑华;青春期抑郁症的防治效果分析[J];中国校医;2000年06期

5 万艳琼,谢斌,郑瞻培;抑郁症患者1年内再次住院的相关因素分析[J];上海精神医学;2000年03期

6 赵庆莲,李莲芳,王立伟,诸索宇;血管性因素在抑郁症发病中的作用[J];上海精神医学;2000年03期

7 闫立新,韦好儒,陈林庆;以反复呃逆为首发症状的抑郁症一例[J];中华精神科杂志;2001年01期

8 郁缪宇;抑郁症的神经营养机制[J];国外医学.精神病学分册;2001年04期

9 李银霞,张淑兰,林桂梅;抑郁症患者的心理问题及康复指导[J];现代康复;2001年11期

10 张然;让抑郁症无处藏身[J];中国工商;2001年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵海京;李跃华;杨慧敏;肖爽;;抑郁症相关因素的归因分析[A];中国中西医结合学会养生学与康复医学专业委员会委员会议暨第七次学术研讨会论文集[C];2011年

2 范振国;;青少年抑郁症的咨询与分析[A];中国心理卫生协会青少年心理卫生专业委员会第八届全国学术会议论文集[C];2002年

3 周东丰;孙学礼;张心保;赵贵芳;马崔;许毅;欧红霞;李惠春;李斌彬;;噻奈普汀与氟西汀治疗抑郁症疗效与安全性的多中心开放研究[A];中国神经科学学会精神神经专业委员会成立大会暨第一届学术会议论文集[C];2004年

4 邹春玲;;96例老年住院荣军抑郁症调查[A];中国民政康复医学第四届学术会议论文集[C];1993年

5 魏道敏;汪厚根;;抑郁症与自杀关系的探讨[A];湖北省民政康复医学会第六届学术会议论文集[C];1998年

6 耿峰;李晓驷;郑东旭;周晓琴;谢雯;季益富;夏海涛;;抑郁症患者早年分离经历调查研究[A];中华医学会第十次全国精神医学学术会议论文汇编[C];2012年

7 周翠粉;王世伟;;青少年抑郁症的诱发因素及防治[A];精神科护理风险管理培训班及学术交流会论文集[C];2012年

8 王培;;就诊于口腔科的抑郁症12例临床分析[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年

9 芮晓东;;老年人首发抑郁症头颅影像学分析[A];中华医学会第十三次全国神经病学学术会议论文汇编[C];2010年

10 ;关于建立抑郁症科学防治体系的几点建议[A];2010中国科协科技工作者建议汇编[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 张新德;知识分子高发抑郁症[N];长春日报;2005年

2 彭怀仁;归属感与抑郁症[N];光明日报;2000年

3 本报记者 罗序文 实习生 周新宇;不可忽视的抑郁症[N];湖北日报;2005年

4 本报记者 非尔;抑郁症“盯上”白领丽人[N];华夏时报;2004年

5 绿水;抑郁症与全身疾病[N];卫生与生活报;2003年

6 吕斌;关注男性抑郁症[N];中国医药报;2005年

7 广东 廖祖笙;给抑郁症患者真正的出路[N];中国信息报;2005年

8 陈福新;抑郁症青睐5种人[N];中国中医药报;2005年

9 刘共;话语太多可能是抑郁症[N];大众卫生报;2007年

10 唐艳英;更年期情绪低落警惕抑郁症[N];大众卫生报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘志芬;抑郁症外周血特异lncRNAs的筛选与验证[D];山西医科大学;2015年

2 米国琳;HTR3A基因多态性与抑郁症及其临床表型的关联研究[D];山东大学;2015年

3 赵约翰;银杏叶提取物EGb761改善脂多糖诱导的小鼠抑郁样行为及其机制研究[D];山东大学;2015年

4 钟静玫;替普瑞酮抵抗环境应激所致抑郁的作用机制研究[D];昆明理工大学;2015年

5 曲姗姗;电针印堂、百会治疗轻中度原发性抑郁症的临床观察及Rs-fMRI研究[D];南方医科大学;2015年

6 王凯明;抑郁症脑电信号的非线性研究与诊断模型构建[D];北京工业大学;2015年

7 孙军;首发抑郁症患者药物治疗前后的磁共振成像研究[D];复旦大学;2008年

8 马莹华;大学生抑郁症的认知加工脑机制及干预研究[D];大连理工大学;2009年

9 释传根;电针结合慈经音乐疗法治疗抑郁症的临床研究[D];南京中医药大学;2010年

10 田旭升;中西方医学文化观照下的抑郁症[D];黑龙江中医药大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王翠;媒介真实与现实世界的背离：国内报纸抑郁症患者形象再现研究[D];安徽大学;2010年

2 马洋洋;抑郁症的中西医研究进展[D];北京中医药大学;2011年

3 隋丽娜;哈尔滨地区抑郁症患者就诊行为的社会心理因素分析[D];黑龙江中医药大学;2012年

4 刘欢欢;首发青少年抑郁症患者静息态功能磁共振的研究[D];郑州大学;2015年

5 王闪闪;抑郁症患者发病进程中神经机制的探索[D];西南大学;2015年

6 刘瑞凌;高频重复经颅磁刺激治疗抑郁症患者的临床研究[D];安徽医科大学;2015年

7 张洁;巴戟天寡糖胶囊治疗抑郁症的临床研究[D];山西医科大学;2015年

8 郭冰心;抑郁症患者对情绪面孔的定向遗忘效应[D];安徽医科大学;2015年

9 杨欢;柴胡加龙骨牡蛎汤治疗气郁化火型抑郁症疗效观察及其对HPA轴的影响[D];甘肃中医药大学(原名：甘肃中医学院);2015年

10 郑郭Z，

本文编号：267370