本文關(guān)鍵詞：基于近紅外光譜法的汽車駕駛員腦功能網(wǎng)絡(luò)特征分析

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【摘要】：隨著技術(shù)的發(fā)展,汽車駕駛室內(nèi)各種信息交互系統(tǒng)和設(shè)備越來越多。作為駕駛次任務(wù),這些人機(jī)交互系統(tǒng)在提供便捷的同時也在一定程度上占用了腦資源,造成駕駛員在開車過程中精神負(fù)荷水平增大。目前對駕駛室人機(jī)交互界面的評估主要是從使用體驗和便捷性等方面來考慮,并未將駕駛員的精神負(fù)荷考慮在內(nèi)。因此本論文的目的是建立一個腦功能網(wǎng)絡(luò)模型,利用該模型給出定量指標(biāo)對駕駛員的精神負(fù)荷水平進(jìn)行評估,用以檢驗汽車駕駛室人機(jī)界面設(shè)計是否合理,并根據(jù)評估結(jié)果提出改進(jìn)建議。本論文使用了多通道近紅外光譜血氧無損檢測技術(shù),測量多腦區(qū)的氧合血紅蛋白濃度波動信號。將基于小波變換的小波相干性和小波相位相干性方法與圖論相結(jié)合,構(gòu)建新的腦功能網(wǎng)絡(luò)模型。將近紅外測量中的通道和信號的相干性定義為圖論中的結(jié)點(diǎn)和邊,可以定義腦功能網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣和權(quán)值矩陣,并利用該矩陣計算得到反映網(wǎng)絡(luò)特性的集群系數(shù)、局部效率和全局效率3個指標(biāo)。為了區(qū)分腦血氧波動信號中各種自發(fā)性的生理活動的影響,本論文在處理時將腦血氧波動信號中與腦功能相關(guān)的頻率范圍劃分為6個頻率段。為了驗證模型的有效性,本論文設(shè)計了健康老年人和中風(fēng)老年人靜息態(tài)腦功能網(wǎng)絡(luò)對比實驗。利用10通道近紅外光譜血氧檢測系統(tǒng)記錄每個被試靜息態(tài)下前額葉和運(yùn)動區(qū)的腦血氧波動。利用滑動平均和巴特沃斯濾波對信號進(jìn)行預(yù)處理,然后計算所有通道之間的小波相干性和小波相位相干性,并進(jìn)一步得到鄰接矩陣、權(quán)值矩陣和3種指標(biāo)的值。結(jié)果發(fā)現(xiàn),中風(fēng)患者腦功能網(wǎng)絡(luò)的集群系數(shù)、局部效率和全局效率指標(biāo)在第Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ頻率段顯著低于健康老年人。該結(jié)果表明模型可以更全面和綜合地評價腦功能網(wǎng)絡(luò)。最后,本論文設(shè)計了實車駕駛?cè)蝿?wù)實驗,用該模型來評估駕駛員的精神負(fù)荷水平。利用6通道近紅外光譜血氧檢測系統(tǒng)記錄每個被試在駕駛過程中前額葉和運(yùn)動區(qū)的腦血氧波動。結(jié)果顯示,駕駛員在執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)時集群系數(shù)、局部效率和全局效率指標(biāo)在第Ⅲ,Ⅳ或Ⅳ,Ⅴ頻率段顯著低于靜息態(tài)時,表明駕駛過程中駕駛員的精神負(fù)荷水平會顯著增大,引起腦功能網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)值下降。綜上,本論文提出的模型可以綜合地反映大腦的功能性網(wǎng)絡(luò)特性,并可定量評估駕駛員的精神負(fù)荷水平。將該模型用于汽車駕駛室人機(jī)交互界面設(shè)計,可以定量評估交互系統(tǒng)對駕駛員精神負(fù)荷的影響。并根據(jù)評價結(jié)果對人機(jī)交互界面進(jìn)行改進(jìn),降低其對駕駛員的負(fù)面影響,提高駕駛安全性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U491.25

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 俞青海,李萍,王留芬;認(rèn)識大腦功能 探索全腦教學(xué)[J];常熟高專學(xué)報;2000年03期

2 胡德文,雷震;腦功能光學(xué)成像研究進(jìn)展[J];國防科技大學(xué)學(xué)報;2001年04期

3 ;科技與生活[J];中小企業(yè)科技信息;1998年04期

4 喬清理,王秀宏,王明時;腦功能的核磁共振成像[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;1999年04期

5 萬振寬;;YS3004C腦功能(障礙)治療儀的研制與臨床應(yīng)用[J];中國醫(yī)學(xué)裝備;2012年03期

6 陳勇勝;熊端琴;郭小朝;孫喜慶;;國內(nèi)飛行員腦功能研究進(jìn)展[J];中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志;2005年04期

7 梁藝峰;科技工作者宜多聽音樂[J];鐵道知識;1995年03期

8 王憲舉;劉濟(jì)英;高治國;魏海濤;;長期在封閉環(huán)境中生活工作對腦功能的影響[J];中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志;2007年03期

9 項庭庭;;活化右腦功能 培養(yǎng)學(xué)生能力[J];科技資訊;2006年02期

10 項庭庭;;活化右腦功能 培養(yǎng)學(xué)生能力[J];科技咨詢導(dǎo)報;2007年15期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李飛;蘇林雁;曹楓林;范方;;沖動兒童的腦功能的初步研究[A];中國心理衛(wèi)生協(xié)會第五屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

2 李飛;蘇林雁;劉軍;周順科;嚴(yán)莉榮;黃幸;李寶君;胡德文;;沖動兒童腦功能的初步研究[A];中國心理衛(wèi)生協(xié)會兒童心理衛(wèi)生專業(yè)委員會第十次學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2006年

3 許守榮;王世杰;羅立民;;空間獨(dú)立成分分析方法在腦功能連通性研究中的應(yīng)用[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2007年

4 李廷玉;;生命早期營養(yǎng)與后續(xù)腦功能健康[A];中華醫(yī)學(xué)會第五次全國兒科中青年學(xué)術(shù)交流大會論文匯編（上冊）[C];2008年

5 周建新;;腦功能的多元化監(jiān)測[A];重癥醫(yī)學(xué)——2011[C];2011年

6 張慧瑋;左傳濤;黃U哸\;;厭食癥腦功能網(wǎng)絡(luò)~(18)F-FDG PET/CT顯像[A];中華醫(yī)學(xué)會第九次全國核醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2011年

7 竇昊穎;朱烈烈;張鵬;劉純艷;;心臟術(shù)后腦功能監(jiān)測與評估[A];全國心臟內(nèi)外科�？谱o(hù)理學(xué)術(shù)交流暨專題講座會議論文匯編[C];2004年

8 劉波;劉峴;陳俊;龍玉;陳志光;尚曉靜;莫偉釗;李曉凡;;應(yīng)用腦功能連接分析技術(shù)分析針刺穴位的特異性[A];第十一次全國中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)術(shù)研討會暨全國中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)研究進(jìn)展學(xué)習(xí)班資料匯編[C];2010年

9 王慧;沈國華;杜小霞;李鯁穎;;外界評價在手勢模仿中對腦功能的影響[A];第十七屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

10 賴建強(qiáng);蔭士安;徐青梅;胡善明;;不同鋅硒水平對鉛抑制腦功能的改善作用[A];中國營養(yǎng)學(xué)會第五屆婦幼營養(yǎng)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2002年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 北京宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師 高利;醫(yī)患攜手對付腦功能障礙[N];健康報;2007年

2 北京軍區(qū)總醫(yī)院教授 張俊杰;解九連環(huán)開發(fā)右腦功能[N];健康報;2008年

3 南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 副主任醫(yī)師 蔣琪霞;預(yù)防腦衰老 增強(qiáng)腦功能[N];家庭醫(yī)生報;2004年

4 蒲昭和;觸摸與老年腦功能疾病[N];中國老年報;2003年

5 陳維強(qiáng);延緩腦功能退化[N];農(nóng)村醫(yī)藥報（漢）;2008年

6 記者 鄭曉春;以開發(fā)出可模擬小腦功能的電子芯片[N];科技日報;2011年

7 劉麗;探索兩半球[N];中華讀書報;2001年

8 中央教科所教育心理研究室主任、教授、博士生導(dǎo)師 俞國良;暢游神秘的大腦世界[N];光明日報;2001年

9 本報記者 游雪晴;“腦網(wǎng)絡(luò)組”讓腦功能清晰化[N];科技日報;2011年

10 中科院院士中科院上海生科院神經(jīng)所研究員 郭愛克;中國腦計劃：在宏觀與微觀間“架橋”[N];文匯報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王贊;阿爾茨海默病高風(fēng)險人群中基于圖論分析的全腦功能網(wǎng)絡(luò)研究[D];東南大學(xué);2015年

2 歐進(jìn)利;基于磁共振成像的腦功能連接網(wǎng)絡(luò)研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 鹿麒麟;身心調(diào)節(jié)訓(xùn)練的大腦功能與結(jié)構(gòu)特性改變研究[D];大連理工大學(xué);2012年

4 謝永宏;腦脊液酸堿失衡在高原腦功能障礙發(fā)生中的作用及機(jī)制[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2005年

5 王海;顱腦功能無創(chuàng)非接觸檢測技術(shù)的研究[D];東北大學(xué);2008年

6 黃躍;腦功能連接的神經(jīng)系統(tǒng)疾病機(jī)制研究[D];華中科技大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張玲玲;慢性單側(cè)感音神經(jīng)性耳聾患者全腦功能網(wǎng)絡(luò)靜息態(tài)fMRI研究[D];東南大學(xué);2015年

2 湯莉莉;多模式監(jiān)測下右美托咪定對老年脆弱腦功能患者胃腸手術(shù)術(shù)后轉(zhuǎn)歸的影響[D];安徽醫(yī)科大學(xué);2016年

3 周桂妃;基于因果腦功能網(wǎng)絡(luò)分析的跨種族面孔加工發(fā)展機(jī)制研究[D];北京交通大學(xué);2016年

4 譚啟濤;基于近紅外光譜法的汽車駕駛員腦功能網(wǎng)絡(luò)特征分析[D];山東大學(xué);2016年

5 張曼玉;汽車駕駛負(fù)荷對駕駛員心腦功能連接的影響分析[D];山東大學(xué);2016年

6 李雨堯;腦功能網(wǎng)絡(luò)可視化算法設(shè)計與工具實現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2016年

7 韓慶宇;基于近紅外光譜法的駕駛員腦功能連接及振動響應(yīng)分析[D];山東大學(xué);2015年

8 高遠(yuǎn)金;汽車振動對駕駛員心腦功能動態(tài)調(diào)整的影響分析[D];山東大學(xué);2015年

9 李珊珊;復(fù)雜腦功能網(wǎng)絡(luò)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

10 張二寧;腦功能連接改變在2型糖尿病患者腦功能變化機(jī)制的研究[D];河南大學(xué);2015年

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本文編號：1264419