腦電信號(hào)是活躍電極與物理參考電極或虛擬數(shù)字參考的電位差,呈現(xiàn)為多維時(shí)間序列。使用不當(dāng)參考會(huì)造成時(shí)域波形失真甚至影響頻域的譜、相干估計(jì)和網(wǎng)絡(luò)分析等。參考選擇不規(guī)范已成為定量腦電的首要問題。定量腦電是基于大樣本靜息態(tài)腦電譜常模特征的診斷方法,譜分析有關(guān)的技術(shù)如譜質(zhì)量、常模估計(jì)、特征提取中存在的不足限制著定量腦電在神經(jīng)認(rèn)知功能和精神疾病方面的應(yīng)用。本論文以參考選擇和譜分析技術(shù)為重點(diǎn),按照關(guān)乎數(shù)據(jù)質(zhì)量、影響定量分析應(yīng)用的順序,第一部分深入研究參考選擇的物理因素、統(tǒng)計(jì)學(xué)證據(jù)和單極參考的數(shù)學(xué)屬性,第二部分初步探究譜質(zhì)量準(zhǔn)則、多國家譜常模估計(jì)和譜成分特征提取算法。主要研究內(nèi)容如下:1.當(dāng)前供選擇的參考種類繁多,多種在線記錄參考和重參考雖具有不同物理假設(shè),它們?cè)趯?shí)際采集條件下的性能區(qū)別尚不清楚。仿真得到標(biāo)準(zhǔn)無窮遠(yuǎn)參考下的腦電電位,綜合分析5種在線記錄參考和3種重參考在11種電極數(shù)、2種典型電極分布、多種頭模型、不同神經(jīng)源位置方向及分區(qū)、不同頭表區(qū)域分區(qū)、不同頭模型受擾動(dòng)程度和不同電極噪聲等條件下逼近理想無窮遠(yuǎn)參考的效果。研究發(fā)現(xiàn)平均參考和零參考明顯更優(yōu),平均參考的性能并不隨電極數(shù)增多而改善且受到頭表電... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

A.腦電產(chǎn)生的偶極子、電流與差分記錄，引自文獻(xiàn)[12]，B.腦電的不同節(jié)律波形特點(diǎn)，引自文獻(xiàn)[13]

第一章緒論極的多通道信號(hào)分析和溯源[8]到源空間的分析；按角度分為腦電波時(shí)域波形幅度分析、微狀態(tài)[27]等空間模式分析和通過傅里葉變換對(duì)信號(hào)的時(shí)不變特征進(jìn)行頻域譜分析；根據(jù)是否關(guān)注信號(hào)間的聯(lián)系又分為譜分析和基于圖論的腦連接腦網(wǎng)絡(luò)分析；按照信號(hào)分析的復(fù)雜程度，可分為基于高斯穩(wěn)態(tài)的線性分析和考慮復(fù)雜度、更高階譜、混沌動(dòng)力學(xué)、熵等非穩(wěn)態(tài)非隨機(jī)的非線性分析；最后根據(jù)應(yīng)用并借助機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可分為腦電譜常模的回歸和對(duì)腦狀態(tài)、腦疾病的分類預(yù)測(cè)等。圖1-3腦電研究方法進(jìn)展與類型。但參考選擇是進(jìn)行腦電分析的基礎(chǔ)和關(guān)鍵[28]，參考選擇不規(guī)范是影響定量腦電分析的首要問題。定量腦電的定義表明定量腦電與譜數(shù)據(jù)選擇、譜常模估計(jì)和譜特征提取緊密相關(guān)。本論文把參考與譜分析有關(guān)的技術(shù)作為定量腦電的重點(diǎn)研究內(nèi)容。1.3.1參考問題圖1-2A表示腦電信號(hào)的產(chǎn)生記錄過程，腦電記錄是活躍電極和參考電極的信號(hào)經(jīng)差分放大得到的。腦電實(shí)際上是活躍電極信號(hào)減去參考電極信號(hào)得到的電勢(shì)差[9]。根據(jù)電荷、偶極子及電場理論，測(cè)量電勢(shì)的最優(yōu)物理參考是距離測(cè)量帶電荷無窮遠(yuǎn)處的位點(diǎn)，該位點(diǎn)具有零電勢(shì)是穩(wěn)定的中立參考，被稱為無窮遠(yuǎn)參考(InfinityReference)。自腦電產(chǎn)生以來，人們一直不間斷地嘗試希望找到接近于理論無窮遠(yuǎn)參考的位點(diǎn)。如今可供選擇的參考種類繁多，圖1-4列舉了連接耳參考[29](LinkedMastoids，LM)、平均參考[30,31](AverageReference，AR)、左耳、右耳、偏側(cè)耳(IpsilateralEar)、頭表電極Cz、橫向雙極參考和縱向雙極參考等。從圖1-4中可看出，不同參考記錄時(shí)的頭表電位地形圖相同但波形截然不同。這是因?yàn)閰⒖嫉淖饔檬沁B續(xù)記錄中從所有活躍電極減去一維時(shí)變信號(hào)。盡管不同參考下3

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文活躍電極處的記錄是相同大腦神經(jīng)源活動(dòng)經(jīng)腦脊液、顱骨、頭皮等衰減傳播到活躍電極處疊加的信號(hào)，但不同參考意味著腦電差分記錄中減去的信號(hào)不同�，F(xiàn)有多種可供選擇的參考造成參考使用不一致的問題，使難以對(duì)不同參考的腦電分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。參考選擇不規(guī)范以及由此產(chǎn)生的爭論被稱為參考電極問題[32–34]。圖1-4不統(tǒng)一的參考電極選擇。左列為常用的在線記錄參考，中間列為雙極參考，右列為重參考。1.3.1.1參考的類型腦電參考按步驟可分為在線記錄參考和重參考[35]。在線記錄參考是腦電數(shù)據(jù)采集中主觀選擇的位于某個(gè)空間位置的電極，一般由腦電采集設(shè)備生產(chǎn)商確定，常見的參考電極有FCz、Cz等。重參考是對(duì)獲取的腦電記錄進(jìn)行離線分析時(shí)重新選擇的參考，可能是將腦電記錄中的某電極指定為參考電極，通常是對(duì)腦電記錄進(jìn)行電極間的線性組合得到的虛擬數(shù)字參考信號(hào)，常見的有連接耳參考、平均參考等。按照參考信號(hào)的唯一性可將腦電參考分為單極參考和雙極參考等。單極參考是瞬時(shí)地從所有活躍電極減去相同的常數(shù)。雙極參考在瞬時(shí)條件下從活躍電極上減去的常數(shù)不唯一，存在兩個(gè)或更多。無窮遠(yuǎn)參考是一種單極參考。雙極參考多數(shù)是橫向或縱向順次地將前一個(gè)電極作為后一個(gè)電極的參考，此時(shí)記錄到局部相鄰電極的相對(duì)電位。雙極參考得到的腦電記錄近似于腦電電位的一階導(dǎo)，大多與頭表的水平電流密度有關(guān)，是不同于單極參考下腦電電位的物理度量。偏側(cè)耳參考是將一側(cè)頭表的電極參考到同側(cè)的耳垂處的電極以消除左右半球的不對(duì)稱性，這種雙極參考記錄增加了電極間差異的不確定性。單極參考是腦電參考的主要占優(yōu)類型。本論文主要研究的是單極參考，可能是在線記錄參考或重參考。4


本文編號(hào)：3276990