脑卒中的脑电信号特征提取研究

发布时间：2017-09-24 05:25

  本文关键词：脑卒中的脑电信号特征提取研究

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【摘要】：脑电是卒中康复研究中新兴的比较有效的手段,也是卒中康复研究中的热点。基于运动想象的脑机接口(MI-BCI)技术在卒中康复中的应用是近年来脑卒中运动功能康复的一个新的方法。运动想象是运动功能状态的一种特殊存在方式,它在运动记忆中,并依照中枢运动控制的原则,能够激活运动记忆但没有明显的运动输出。运动想象作为一种激活运动神经网络的方法,能够运用在中风后的任一阶段来辅助治疗,以达到改善中风患者的运动功能的目的。但是目前的研究和临床研究中关于脑卒中病变对运动想象的神经机制的影响尚没有一个统一的定论。本文重点研究了脑卒中患者执行运动想象认知任务时脑电的脑地形图和脑效应网络两项特征来揭示脑卒中对运动想象神经机制的影响。针对脑地形图的研究,本文主要做了两方面的工作,一方面根据全局场能量得到刺激编码阶段能量取得波峰时刻的地形图,分析刺激编码阶段的皮层活跃模式;另一方面提取脑卒中患者组和正常对照组在运动想象认知过程各个子阶段每种刺激下的脑地形图,提出了一种基于异步脑地形图矢量空间夹角法的分类方法,并通过计算得到脑卒中患者组和正常对照组各个阶段的组平均的脑地形图。结果表明卒中患者心理旋转和反应执行阶段患侧顶叶以及和运动相关的区域活跃程度的降低与缺失,导致卒中患者的空间认知能力下降,并在反应执行阶段表现为大脑活跃为健侧半球主导。在脑效应网络的研究中,提出一种基于自适应定向传输功能的动态因果关系模型,并构建了心理旋转认知过程各子阶段的脑效应网络,根据网络的各项属性来研究脑卒中患者组与正常对照组的差异。结果表明,受卒中病灶的影响,脑卒中患者组的效应连接强度降低,并且在刺激编码阶段,正常对照组符合枕叶、额叶、顶叶依次激活的皮层活跃模式;而脑卒中组的额叶和左侧顶叶区域活跃缺失,右颞叶处激活。本文对选择的两项脑电特性进行了深入的研究。脑地形图可以直观的看出在运动想象心理旋转认知过程每个阶段的大脑活跃情况;在脑效应网络研究中,使用动态因果关系计算的节点的效应连接可以反映不同脑区之间的信息传递情况,从网络的角度衡量大脑的活跃模式,方法比较新颖。这两项特征的研究对后期的卒中康复与康复评价研究有一定的实用价值。
【关键词】：脑电信号 脑地形图 矢量空间夹角 因果关系 脑效应网络
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R743.3;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 脑卒中脑电特征提取的研究意义10-11
• 1.3 脑电在卒中研究中的应用11-13
• 1.3.1 基于脑电的脑机接口在中风康复研究中的应用11
• 1.3.2 基于脑电的中风康复评价研究11-13
• 1.4 脑电信号特征提取的方法概述13-18
• 1.4.1 脑电信号的生理基础13-16
• 1.4.2 脑电信号处理的要求16-17
• 1.4.3 脑电处理的主要方法17-18
• 1.5 本文研究内容18-19
• 1.6 论文结构安排19-20
• 第2章 心理旋转认知任务的实验设计20-26
• 2.1 运动想象认知任务20
• 2.2 实验范式20-22
• 2.2.1 刺激材料20-21
• 2.2.2 实验流程21-22
• 2.2.3 实验数据来源22
• 2.3 脑电信号的采集22-24
• 2.3.1 脑电采集22-23
• 2.3.2 脑电采集的注意事项23-24
• 2.4 数据预处理24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 基于脑地形图的脑卒中研究26-35
• 3.1 引言26-27
• 3.2 事件相关电位数据预处理27-28
• 3.3 全局场能量28
• 3.4 基于矢量空间夹角的分类方法28-30
• 3.4.1 矢量表征28-29
• 3.4.2 分类29-30
• 3.5 实验结果分析30-34
• 3.5.1 全局场能量与脑地形图分析30-32
• 3.5.2 分类结果32-33
• 3.5.3 组平均脑地形图33-34
• 3.6 本章小结34-35
• 第4章 基于动态因果关系检测的脑网络研究35-50
• 4.1 引言35-36
• 4.2 动态因果关系检测36-38
• 4.3 脑网络指标38-40
• 4.4 实验结果分析40-49
• 4.4.1 因果关系40-41
• 4.4.2 因果关系流量和因果关系密度41-44
• 4.4.3 刺激编码阶段的动态因果关系44-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 总结和展望50-52
• 5.1 全文总结50-51
• 5.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-59
• 附录59-60
• 详细摘要60-62

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本文编号：909597