本文選題：外傷性癲癇模型 + 無(wú)線遙測(cè)��； 參考：《河北醫(yī)科大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：癲癇領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一是外傷后癲癇(PTE),PTE是人類常見(jiàn)的顱腦損傷后并發(fā)癥之一,其基本機(jī)制尤其是腦損傷后的慢性癲癇的發(fā)生、發(fā)展目前仍是知之甚少。前人的研究已證實(shí),鐵離子皮層注射誘導(dǎo)的大鼠癲癇發(fā)作模型在癇樣發(fā)作模式上可能更接近臨床外傷后癲癇的表現(xiàn)。從動(dòng)物模型監(jiān)測(cè)到的慢性自發(fā)性癇樣發(fā)作腦電波頻率有時(shí)候會(huì)持續(xù)數(shù)月并逐漸演變成癲癇各種發(fā)作形式。為了了解造成癲癇發(fā)作的機(jī)制,同時(shí)也為了更加準(zhǔn)確地評(píng)估癲癇發(fā)生發(fā)展的過(guò)程,需要設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)評(píng)估和預(yù)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái),這個(gè)平臺(tái)既包含腦電監(jiān)測(cè)又能同步視頻監(jiān)測(cè)每次癇樣發(fā)作的各種形式,而且可以更好的評(píng)估癲癇的發(fā)作,甚至進(jìn)行預(yù)測(cè)性腦電分析。本研究目的之一是建立一個(gè)三通道無(wú)線電遙測(cè)系統(tǒng),使用此系統(tǒng)能記錄從皮層表面監(jiān)測(cè)到的自發(fā)性腦電圖,如癇樣發(fā)作性的“尖峰”。此平臺(tái)可以監(jiān)測(cè)到鐵離子誘導(dǎo)的模型鼠的癲癇狀態(tài)持續(xù)數(shù)個(gè)月,允許連續(xù)記錄癇樣發(fā)作之前,發(fā)作間期,及發(fā)作后恢復(fù)期的各種腦電活動(dòng),并同步視頻監(jiān)測(cè)大鼠癲癇發(fā)作時(shí)的各種行為學(xué)表現(xiàn)。再進(jìn)一步行腦電分析,評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作。本研究的目的之二:在這項(xiàng)研究中,通過(guò)監(jiān)測(cè)鐵離子誘導(dǎo)外傷性癲癇大鼠皮層腦電信號(hào),并進(jìn)行分析,借助Neuro Score軟件的功率譜的采集分析比較自回歸(AR)譜和快速傅里葉變換(FFT),證明在一段時(shí)間內(nèi),AR譜在高頻信號(hào)分辨率方面優(yōu)于FFT�？偟腁R的功率譜和頻率分布的變化在一段長(zhǎng)時(shí)間的癇樣發(fā)作持續(xù)監(jiān)測(cè)中有具有明顯優(yōu)勢(shì)比較AR譜和FFT,進(jìn)而采用更完善的腦電分析方法以明確癲癇發(fā)作的癥狀學(xué)特征,為進(jìn)一步評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作提供技術(shù)支持。從臨床實(shí)際出發(fā),可以進(jìn)一步的在癲癇病人的腦電分析中進(jìn)行AR譜和FFT的互補(bǔ)性研究和實(shí)踐。本研究的目的之三:癲癇發(fā)作的監(jiān)測(cè)過(guò)程是一件耗時(shí)而效率不高的工作,臨床上往往很多時(shí)候不能提前預(yù)測(cè)癲癇的發(fā)作。本研究嘗試了應(yīng)用功率譜中自回歸(AR)譜技術(shù)和快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)進(jìn)行正常人的頭皮腦電圖和癲癇病人癇性發(fā)作腦電圖的比較。從腦電信號(hào)功率譜的AR譜圖與FFT圖的對(duì)比獲知FFT功率譜是每一個(gè)信號(hào)點(diǎn)求得的傅里葉變換,其功率譜是離散的,譜值波動(dòng)劇烈,方差性能不好,分辨率低,譜線不平滑。AR譜的模型估計(jì)出的AR譜譜線平滑,分辨率高,方差性能得到改善。AR譜線近似于FFT功率譜線或者說(shuō)反映出FFT功率譜的趨勢(shì)。一方面說(shuō)明AR譜性能優(yōu)于FFT功率譜,另一方面也驗(yàn)證了AR模型的正確性。臨床工作中,這種腦電功率譜的比較性研究,可以為臨床診療癲癇提供技術(shù)上的支持。本實(shí)驗(yàn)研究共分為三部分,各部分內(nèi)容分述如下。第一部分無(wú)線遙測(cè)監(jiān)測(cè)外傷性大鼠癲癇模型的癇樣發(fā)作腦電目的:建立研究癇樣發(fā)作腦電的監(jiān)測(cè)平臺(tái),為進(jìn)一步腦電評(píng)估做基礎(chǔ)。臨床工作中,經(jīng)常結(jié)合癲癇的病理生理和癇樣發(fā)作的行為學(xué)進(jìn)行相關(guān)系列研究,進(jìn)而提出針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)功能建立一個(gè)完整的、更全面的癲癇臨床評(píng)估系統(tǒng)。完整的三維視頻+無(wú)線遙測(cè)腦電圖系統(tǒng),能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間同步進(jìn)行EEG和視頻圖像的連續(xù)記錄,在此平臺(tái)上進(jìn)一步行腦電分析,評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作。方法:本研究著重于闡述建立一個(gè)三通道無(wú)線電遙測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)隨機(jī)分正常組,假手術(shù)組,和模型組。實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括皮層注射氯化亞鐵制作PTE動(dòng)物模型,大鼠體內(nèi)監(jiān)測(cè)電極、發(fā)射子置入,同步行“自由活動(dòng)”模型鼠的腦電監(jiān)測(cè)和癇樣發(fā)作行為學(xué)視頻監(jiān)測(cè)。動(dòng)物造模術(shù)后機(jī)體恢復(fù)即術(shù)后1,6和15天,每天約24小時(shí)同步遙測(cè)記錄造模后的腦電圖和視頻監(jiān)控大鼠的日常活動(dòng)。結(jié)果:結(jié)果表明,正常組,腦電信號(hào)的頻率范圍從5-10 Hz,波幅200μV,主要是低振幅α和β波和散射波θ。在假手術(shù)組中觀察到的腦電波形無(wú)明顯變化。氯化亞鐵注射后,潛伏期為(50±18)秒。腦電波出現(xiàn)多種形式的癲癇樣放電。頻率達(dá)到30Hz,振幅超過(guò)250μv,抑制波出現(xiàn)在癲癇發(fā)作后。應(yīng)用手術(shù)方法植入的遙測(cè)發(fā)射子,允許15天逐步記錄復(fù)蘇的動(dòng)物的腦電信號(hào)。外科手術(shù)植入發(fā)射子遙測(cè)的記錄系統(tǒng)能夠獲得良好的皮層EEG信號(hào)痕跡。當(dāng)同步監(jiān)測(cè)錄像顯示大鼠匍匐在地上、無(wú)四肢抽搐,不可見(jiàn)癲癇癇樣發(fā)作;傳統(tǒng)的目測(cè)方法不能證實(shí)大鼠處于癲癇發(fā)作狀態(tài),借助DSI植入子遙測(cè)取得的清醒狀態(tài)的腦電、能看到和癲癇發(fā)作期相同的腦電波,癲癇波的幅度超過(guò)了正常腦電的范圍,達(dá)到200μV以上;清醒動(dòng)物的腦電揭示:動(dòng)物行為正常時(shí)、腦部神經(jīng)元已經(jīng)有不正常的活動(dòng)。結(jié)論:第一部分研究建立一個(gè)三通道無(wú)線電遙測(cè)系統(tǒng)。皮層注射氯化亞鐵制作PTE動(dòng)物模型,遙測(cè)系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)的同步集成,進(jìn)而研究皮質(zhì)癇樣腦電圖的波形,并較好的與癇樣行為、運(yùn)動(dòng)相結(jié)合。該集成視頻腦電系統(tǒng)的應(yīng)用可以在不同的臨床研究領(lǐng)域使用,并符合動(dòng)物倫理學(xué)相關(guān)要求。第二部分AR譜在外傷性大鼠癲癇模型的皮層癇樣腦電信號(hào)分析目的:在這項(xiàng)研究中,通過(guò)鐵離子誘導(dǎo)外傷性癲癇大鼠皮層腦電信號(hào)的分析,比較應(yīng)用功率譜中自回歸(AR)譜技術(shù)和快速傅里葉變換(FFT)技術(shù),采用更完善的腦電分析方法以明確癲癇發(fā)作的癥狀學(xué)獨(dú)有特征。為進(jìn)一步評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作提供技術(shù)支持。方法:在第一部分所建立的監(jiān)測(cè)腦電信號(hào)平臺(tái)基礎(chǔ)上,通過(guò)DSI植入式生理信號(hào)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng),進(jìn)行大鼠癲癇發(fā)作的監(jiān)測(cè),并以Neuro Score2.1版軟件(Transoma Medical,Arden Hills,MN)通過(guò)Threhold、Minimum Spike Duration、Maximum Spike Duration等判斷癲癇棘波,Minimum Spike Interval、Maximum Spike Interval、Train Join Interval等判斷癲癇波的簇放,進(jìn)一步行功率譜中自回歸(AR)譜技術(shù)和快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)分析比較。結(jié)果:Fe Cl2大鼠皮層注射后不久(50±18 s,平均±標(biāo)準(zhǔn)誤差),即可觀察到癇樣放電的信號(hào)。頻率達(dá)到30 Hz,波的振幅超過(guò)250μV。癇樣腦電發(fā)作開(kāi)始于鐵注射后15±24 min,并持續(xù)10.3±0.73 h。間歇性的癇樣發(fā)作活動(dòng)的持續(xù)很多一段時(shí)間(約8周)。自發(fā)性反復(fù)性癇樣發(fā)作開(kāi)始在致癇后約2周,并持續(xù)到2個(gè)月左右。在對(duì)照組大鼠,AR采集的頻率譜集中在10 Hz以下。在PTE模型大鼠,發(fā)作間期活動(dòng)經(jīng)常被觀察到,并在相應(yīng)的通道轉(zhuǎn)為到更高的頻率的功率譜(10 Hz)。結(jié)論:研究結(jié)果表明,在一定時(shí)間內(nèi),對(duì)致癇大鼠皮層腦電信號(hào)分析,與FFT相比,采用AR功率譜具有較高的頻率分辨率。此外,在一段連續(xù)時(shí)間內(nèi),AR譜的總功率譜和頻率分布可以提供更便利的癲癇監(jiān)測(cè)變化的指標(biāo)。這些研究結(jié)果表明,自回歸分析在FFT的癲癇病人的腦電圖分析中更好的補(bǔ)充。第三部分AR譜皮層腦電分析特征和臨床意義目的:在Matlab平臺(tái)上應(yīng)用Marple算法建立正常人和癲癇病人腦電的自回歸AR模型;估計(jì)AR模型的階數(shù)及各個(gè)參數(shù);應(yīng)用模型參數(shù)對(duì)兩類腦電進(jìn)行頻譜估計(jì)。方法:測(cè)取正常人額部和枕部的腦電,建立數(shù)據(jù)文件;對(duì)給出的顳葉癲癇病人同一腦區(qū)的腦電建立數(shù)據(jù)文件;對(duì)以上兩類腦電進(jìn)行預(yù)處理,去除噪聲和剔除偽差;對(duì)以上兩類腦電建立AR模型;估計(jì)以上兩類腦電的AR譜,并與它們的FFT功率譜進(jìn)行比較;分析比較正常人和癲癇病人在認(rèn)知腦區(qū)腦電的AR模型、AR譜的特征。結(jié)果:正常腦電基線較為平穩(wěn),相對(duì)基線的振幅較小;癲癇腦電基線不平穩(wěn),相對(duì)基線的振幅較大。正常腦電多為α波,頻帶范圍為10-12Hz;癲癇腦電多為δ和θ波,頻帶范圍在0-5Hz。AR譜比FFT功率譜平滑,AR譜比FFT功率譜分辨率高。結(jié)論:正常人額部枕部腦電基線較為平穩(wěn),相對(duì)于基線的振幅較小,波線較密集;癲癇病人額部枕部腦電基線不平穩(wěn),相對(duì)于基線的振幅較大,波線較稀疏�？梢酝茢啻竽X額部枕部為癲癇病人的發(fā)病區(qū)。正常人和癲癇病人額部枕部腦電的AR譜及FFT功率譜有明顯差別,正常人額部枕部腦電的功率能量主要集中在10-12Hz,即α波段,只有很小一部分能量集中在0-5Hz;而癲癇病人額部枕部腦電的功率能量主要集中在0-5Hz,即δ和θ波段,只有很小一部分能量集中在10-12Hz。腦電的AR譜與FFT功率譜圖的對(duì)比顯示,FFT功率譜是每一個(gè)信號(hào)點(diǎn)求得的傅里葉變換,其功率譜是離散的,從圖中我們可以看到它的譜值上下跳動(dòng)很劇烈,方差性能不好,分辨率低,譜線不平滑。AR模型估計(jì)出的AR譜譜線平滑,分辨率高,方差性能得到改善。AR譜線近似于FFT功率譜線或者說(shuō)反映出FFT功率譜的趨勢(shì)。一方面說(shuō)明AR譜性能優(yōu)于FFT功率譜,另一方面也驗(yàn)證了AR模型的正確性。臨床工作中,這種腦電功率譜的比較性研究,可以為臨床診療癲癇提供技術(shù)上的支持。
[Abstract]:This study aims to establish a long - term monitoring and evaluation and prediction system platform . A three - channel radio telemetry system was established in this study . Results : After the injection of Fe _ 2 - 2 rats ( 50 鹵 18 s , mean 鹵 standard error ) , the signal of epileptic discharge was observed . The frequency reached 30 Hz , the amplitude of the wave was more than 250 渭V . The frequency spectrum of the epileptic seizure began to be 15 鹵 24 min after the injection of iron and lasted for 10 . 3 鹵 0.73 h . In the control group , the frequency spectrum collected by AR was below 10 Hz . In the rats of the control group , the activity of the seizure interval was observed , and the power spectrum ( 10 Hz ) of higher frequency was observed in the corresponding channel . The results showed that the EEG of the frontal occipital part of the normal controls was more stable than that of the FFT power spectrum and the amplitude of the AR spectrum was higher than that of the baseline . The EEG of the frontal occipital part of the normal controls was mainly concentrated in the range of 0 - 5 Hz , the frequency band was 10 - 12 Hz , the EEG of the frontal occipital part of the epileptic patients was mainly concentrated in 0 - 5 Hz , the amplitude of the EEG was 10 - 12 Hz , the amplitude of the EEG was only a little , the amplitude of the EEG was 10 - 12 Hz . The AR spectrum line is similar to the FFT power spectrum or reflects the trend of the FFT power spectrum . On the other hand , the AR spectral line is better than the FFT power spectrum , and the correctness of the AR model is also verified . In the clinical work , the comparative study of the brain electric power spectrum can provide technical support for clinical diagnosis and treatment epilepsy .
【學(xué)位授予單位】：河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R741.044

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本文編號(hào)：1962301