基于腦電信號(hào)的大腦效應(yīng)連通性非線性算法研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-02 13:01
中國腦計(jì)劃的研究?jī)?nèi)容之一是以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究。而通過大腦連通性算法來研究大腦工作機(jī)制及腦疾病的早期診斷和術(shù)前評(píng)估是該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。癲癇作為神經(jīng)科的第二大常見病,由于其反復(fù)發(fā)作且突然發(fā)作的特性,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。在所有癲癇患者中,約有20%40%是難治性癲癇患者,其不能通過藥物控制和治愈癲癇的發(fā)作,需采用外科手術(shù)來切除致癇區(qū)。而應(yīng)用大腦效應(yīng)連通性算法分析癲癇患者的腦電信號(hào)(Electro-Encephalo Graphy,EEG)是眾多術(shù)前評(píng)估手段中精確定位致癇區(qū)的金標(biāo)準(zhǔn)。因此,本文主要致力于研究處理EEG信號(hào)的大腦效應(yīng)連通性算法。Wiener-Granger因果算法(Wiener-Granger Causality Index,WGCI)是一種研究大腦效應(yīng)連通性的有效算法。該算法是從時(shí)域上研究信號(hào)之間的Wiener-Granger因果關(guān)系(簡(jiǎn)稱因果關(guān)系),為了在頻域上對(duì)此進(jìn)行研究,在該算法的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出了多種已廣泛應(yīng)用的基于頻域的算法,如DTF(Directed Transfer Function)和PDC(Partial ...
【文章來源】:東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
大腦連通模式
東南大學(xué)碩士學(xué)位論文即大腦區(qū)域內(nèi)功能專門化的分離或者模塊化的分布;功能整合,指的皮層區(qū)域上的大量神經(jīng)元集合的協(xié)調(diào)活化作用[33]。大腦功能連通性和用來描述大腦不同區(qū)域的功能整合。其中,大腦效應(yīng)連通性描述了神之間的因果關(guān)系,即不同單元之間如何直接或間接地相互依賴相互影大腦效應(yīng)連通性算法分析癲癇患者的 EEG 信號(hào)是眾多術(shù)前評(píng)估手段的金標(biāo)準(zhǔn)。大腦效應(yīng)連通性不僅指大腦不同區(qū)域之間的單向或者雙向個(gè)大腦區(qū)域產(chǎn)生對(duì)另一個(gè)區(qū)域的直接或者間接的影響[34]。假設(shè)有三個(gè)”、“2”和“3”,其中僅“3”是致癇區(qū),“2”和“1”是正常功能區(qū),三個(gè)大腦不同區(qū)域之間相互影響的某些可能情況。主要包括:?jiǎn)蜗蛴半p向影響(雙向箭頭,如圖 2-2 中間圖“3”和“1”之間的影響)、直接圖由“3”到“1”的影響)和間接影響(如圖 2-2 左圖由“3”到“1”作時(shí),致癇區(qū)“3”對(duì)正常功能區(qū)“2”和“1”的影響可分為如下兩
圖 4-2 模型(4.1)中信號(hào) (左)和 (右)的頻譜實(shí)驗(yàn)中,本文用模型(4.1)生成模擬數(shù)據(jù),共生成 100 組模擬數(shù)據(jù),每組模擬數(shù)據(jù)的長度為 N=1024,采樣頻率為 256Hz。對(duì)每組數(shù)據(jù),首先采用 FROLS 算法來估計(jì)模型系數(shù)(本實(shí)驗(yàn)中 FROLS 算法估計(jì)系數(shù)所需的閾值取為 0.9999),然后用取得的系數(shù)按照3.2 節(jié)和 3.3.2 節(jié)中所述步驟,分別求得二維 PDC 和二維 NPDC 的結(jié)果,圖 4-3 給出了100 次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值。圖 4-3 模型(4.1)中信號(hào) 對(duì) 的二維 PDC(左)和二維 NPDC(右)的結(jié)果從圖 4-3 的左圖可知,二維 PDC 算法在 60Hz 左右有較明顯的波峰,這表明了二維PDC 算法識(shí)別出了信號(hào) 對(duì) 產(chǎn)生的線性因果影響;而從圖 4-3 的右圖可知,二維 NPDC算法在 60Hz 和 120Hz 左右都有較明顯的波峰,這表明了二維 NPDC 算法不僅能夠識(shí)別
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]當(dāng)前腦科學(xué)的發(fā)展態(tài)勢(shì)和戰(zhàn)略——訪復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院楊雄里院士[J]. 梁偲,江世亮. 世界科學(xué). 2018(01)
[2]癲癇最新臨床診療指南:機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存[J]. 肖波,周羅. 協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志. 2017(Z1)
[3]基于偏定向相干性的體感振動(dòng)腦網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 馬娜,王學(xué)民,田苗,劉靜,綦宏志,明東,周鵬. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2016(05)
[4]科學(xué)家繪制最精準(zhǔn)大腦皮層地圖:每個(gè)腦半球劃分為180個(gè)區(qū)域[J]. 王麗. 海南醫(yī)學(xué). 2016(15)
[5]基于偏定向相干性(PDC)的腦卒中后抑郁癥患者腦網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 王春方,孫長城,張希,王勇軍,綦宏志,何峰,趙欣,張穎,萬柏坤,杜金剛,明東. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2015(04)
[6]Volterra級(jí)數(shù)理論研究進(jìn)展與展望[J]. 彭志科,程長明. 科學(xué)通報(bào). 2015(20)
[7]PDC方法在化工過程變量間因果關(guān)系分析中的應(yīng)用[J]. 楊帆,范牛軍,葉昊. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(02)
[8]腦電信號(hào)分析與癲癇預(yù)測(cè)的研究[J]. 侯峰,劉紹明. 醫(yī)學(xué)綜述. 2012(09)
[9]癲癇灶定位技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 鄧大麗,余鋒,喻廉,劉會(huì)林,徐莉. 安徽醫(yī)學(xué). 2011(10)
[10]腦電圖和功能磁共振同步聯(lián)合成像在癲癎方面的研究進(jìn)展[J]. 張泉,張權(quán),張?jiān)仆? 國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志. 2011(02)
碩士論文
[1]EEG癲癇信號(hào)的大腦連通性分析算法研究[D]. 吳國成.東南大學(xué) 2016
[2]癲癇腦電信號(hào)的提取與識(shí)別[D]. 宋煥榮.大連理工大學(xué) 2012
[3]Volterra級(jí)數(shù)理論及其應(yīng)用研究[D]. 程長明.上海交通大學(xué) 2012
本文編號(hào):2895356
【文章來源】:東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
大腦連通模式
東南大學(xué)碩士學(xué)位論文即大腦區(qū)域內(nèi)功能專門化的分離或者模塊化的分布;功能整合,指的皮層區(qū)域上的大量神經(jīng)元集合的協(xié)調(diào)活化作用[33]。大腦功能連通性和用來描述大腦不同區(qū)域的功能整合。其中,大腦效應(yīng)連通性描述了神之間的因果關(guān)系,即不同單元之間如何直接或間接地相互依賴相互影大腦效應(yīng)連通性算法分析癲癇患者的 EEG 信號(hào)是眾多術(shù)前評(píng)估手段的金標(biāo)準(zhǔn)。大腦效應(yīng)連通性不僅指大腦不同區(qū)域之間的單向或者雙向個(gè)大腦區(qū)域產(chǎn)生對(duì)另一個(gè)區(qū)域的直接或者間接的影響[34]。假設(shè)有三個(gè)”、“2”和“3”,其中僅“3”是致癇區(qū),“2”和“1”是正常功能區(qū),三個(gè)大腦不同區(qū)域之間相互影響的某些可能情況。主要包括:?jiǎn)蜗蛴半p向影響(雙向箭頭,如圖 2-2 中間圖“3”和“1”之間的影響)、直接圖由“3”到“1”的影響)和間接影響(如圖 2-2 左圖由“3”到“1”作時(shí),致癇區(qū)“3”對(duì)正常功能區(qū)“2”和“1”的影響可分為如下兩
圖 4-2 模型(4.1)中信號(hào) (左)和 (右)的頻譜實(shí)驗(yàn)中,本文用模型(4.1)生成模擬數(shù)據(jù),共生成 100 組模擬數(shù)據(jù),每組模擬數(shù)據(jù)的長度為 N=1024,采樣頻率為 256Hz。對(duì)每組數(shù)據(jù),首先采用 FROLS 算法來估計(jì)模型系數(shù)(本實(shí)驗(yàn)中 FROLS 算法估計(jì)系數(shù)所需的閾值取為 0.9999),然后用取得的系數(shù)按照3.2 節(jié)和 3.3.2 節(jié)中所述步驟,分別求得二維 PDC 和二維 NPDC 的結(jié)果,圖 4-3 給出了100 次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值。圖 4-3 模型(4.1)中信號(hào) 對(duì) 的二維 PDC(左)和二維 NPDC(右)的結(jié)果從圖 4-3 的左圖可知,二維 PDC 算法在 60Hz 左右有較明顯的波峰,這表明了二維PDC 算法識(shí)別出了信號(hào) 對(duì) 產(chǎn)生的線性因果影響;而從圖 4-3 的右圖可知,二維 NPDC算法在 60Hz 和 120Hz 左右都有較明顯的波峰,這表明了二維 NPDC 算法不僅能夠識(shí)別
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]當(dāng)前腦科學(xué)的發(fā)展態(tài)勢(shì)和戰(zhàn)略——訪復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院楊雄里院士[J]. 梁偲,江世亮. 世界科學(xué). 2018(01)
[2]癲癇最新臨床診療指南:機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存[J]. 肖波,周羅. 協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志. 2017(Z1)
[3]基于偏定向相干性的體感振動(dòng)腦網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 馬娜,王學(xué)民,田苗,劉靜,綦宏志,明東,周鵬. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2016(05)
[4]科學(xué)家繪制最精準(zhǔn)大腦皮層地圖:每個(gè)腦半球劃分為180個(gè)區(qū)域[J]. 王麗. 海南醫(yī)學(xué). 2016(15)
[5]基于偏定向相干性(PDC)的腦卒中后抑郁癥患者腦網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 王春方,孫長城,張希,王勇軍,綦宏志,何峰,趙欣,張穎,萬柏坤,杜金剛,明東. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2015(04)
[6]Volterra級(jí)數(shù)理論研究進(jìn)展與展望[J]. 彭志科,程長明. 科學(xué)通報(bào). 2015(20)
[7]PDC方法在化工過程變量間因果關(guān)系分析中的應(yīng)用[J]. 楊帆,范牛軍,葉昊. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(02)
[8]腦電信號(hào)分析與癲癇預(yù)測(cè)的研究[J]. 侯峰,劉紹明. 醫(yī)學(xué)綜述. 2012(09)
[9]癲癇灶定位技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 鄧大麗,余鋒,喻廉,劉會(huì)林,徐莉. 安徽醫(yī)學(xué). 2011(10)
[10]腦電圖和功能磁共振同步聯(lián)合成像在癲癎方面的研究進(jìn)展[J]. 張泉,張權(quán),張?jiān)仆? 國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志. 2011(02)
碩士論文
[1]EEG癲癇信號(hào)的大腦連通性分析算法研究[D]. 吳國成.東南大學(xué) 2016
[2]癲癇腦電信號(hào)的提取與識(shí)別[D]. 宋煥榮.大連理工大學(xué) 2012
[3]Volterra級(jí)數(shù)理論及其應(yīng)用研究[D]. 程長明.上海交通大學(xué) 2012
本文編號(hào):2895356
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