【摘要】：隨著人口的老齡化,阿爾茨海默病(Alzheimer's Disease, AD)的發(fā)病率日益增多,關(guān)于AD診斷的生物學(xué)標(biāo)志物的研究倍受關(guān)注。近年來,對癡呆的基因、病理、影像等方面都取得了一定的進(jìn)展。腦電信號是伴隨人生始終的神經(jīng)生理曲線,隨時記錄著人腦在感知、認(rèn)知、思維的執(zhí)行過程中的神經(jīng)系統(tǒng)電活動行為,蘊(yùn)藏著豐富的信息,對認(rèn)知功能研究來說,應(yīng)該是一種最佳的手段。然而目前臨床對于腦電信號的分析仍依靠醫(yī)生的肉眼識別和經(jīng)驗(yàn)性判斷,在AD的診斷和病情評估中還沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。采用新的數(shù)學(xué)分析方法對腦電信號進(jìn)行定量分析,提取有價值的客觀定量信息和參數(shù),對于AD的診斷、病情評估及電生理機(jī)制的研究具有重要意義。 目的： 本研究擬采用連續(xù)子變換(Contiuous wavelet transform, CWT)對輕、中、重度AD患者的自發(fā)狀態(tài)下的腦電信號進(jìn)行多尺度分析,與正常對照進(jìn)行比較,提取AD腦電信號的時頻特征,子波功率譜分布特征,以子波熵(wavelet entropy,WE)來衡量腦電信號的復(fù)雜程度,采用條件采樣和相位平均技術(shù)(Conditional sampling and phase-average technique)提取分尺度的相位平均波形特征及不同導(dǎo)聯(lián)腦電信號的同步相位差和波幅差。比較輕、中、重度AD患者與正常對照之間腦電信號時頻特征、子波功率譜、子波熵、第9尺度相位平均波形的波長、不同導(dǎo)聯(lián)的相位差和波幅差的差異,提取有助于AD診斷和病情評估的電生理指標(biāo)。 方法： 1.對輕、中、重度AD患者行詳細(xì)病史采集,神經(jīng)系統(tǒng)及全身查體,行簡易智能精神狀態(tài)量表(MMSE),畫鐘試驗(yàn)(CDT), Hachinski缺血量表(HIS),臨床癡呆評定量表(CDR),日常生活能力量表(ADL)測評,所有患者均行頭核磁共振檢查,對中顳葉萎縮程度進(jìn)行分級。對正常對照行病史采集、查體,行MMSE、MoCA、ADL量表測評。 2.采集輕、中、重度AD患者和正常對照,安靜清醒閉目狀態(tài)下的數(shù)字腦電信號,采樣頻率200Hz,選擇無偽差的腦電信號,以20秒數(shù)據(jù)存為一個數(shù)據(jù)模塊,用于腦電信號定量分析。 3.腦電信號的定量分析分5個部分 (1)采用連續(xù)子變換的方法對研究對象的腦電信號進(jìn)行多尺度子波分析,共分析30個尺度,繪制子波系數(shù)等值線圖,顯示腦電信號的時頻特征。 (2)根據(jù)子波系數(shù)計算腦電信號的分尺度功率,繪制不同導(dǎo)聯(lián)分尺度功率隨頻率分布圖,觀察腦電信號的子波功率譜分布特征。 (3)根據(jù)腦電信號分尺度功率的百分比隨尺度分布的特征,提取描述腦電信號復(fù)雜程度的定量指標(biāo)——子波熵。 (4)以子波系數(shù)為檢測對象,用條件采樣方法檢測第9尺度(對應(yīng)頻率中心10Hz)腦電信號,并對腦電信號的同類事件進(jìn)行相位對齊疊加平均,獲得該尺度腦電信號的相位平均波形。 (5)采用同步互相關(guān)分析方法,對不同導(dǎo)聯(lián)同步采集的腦電信號相位平均波形進(jìn)行時間相位分析,獲得不同導(dǎo)聯(lián)相位平均波形的相位差和波幅差。 4.統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(X±S)表示。計數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。三組及以上計量資料比較采用單因素方差分析,Levene方差齊性檢驗(yàn),兩兩比較采用LSD；計量資料單因素之間相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析。顯著性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為α=0.05。 結(jié)果： (1)正常對照尺度豐富,節(jié)律性活動明顯,在10Hz,1Hz,0.1Hz附近三個頻帶上形成穩(wěn)定的節(jié)律性活動,且不同尺度間腦電信號密切關(guān)聯(lián),而AD患者自發(fā)腦電信號的時頻特征表現(xiàn)為,尺度單一,節(jié)律性活動不穩(wěn)定,節(jié)律性活動在1Hz附近明顯,失去正常腦電信號的多尺度間相互關(guān)聯(lián)的時頻結(jié)構(gòu)特征,AD患者腦電信號的多尺度時頻特征隨病情的加重逐漸演變。 (2)正常對照自發(fā)腦電信號的子波功率譜隨頻率分布較寬,在0.1Hz、1Hz、10Hz附近存在3個低而寬的功率峰,而AD患者自發(fā)腦電信號的子波功率譜分布特征為頻率分布較窄,1Hz附近的功率峰增高,而0.1Hz、10Hz附近的功率峰降低,且隨病情的加重逐漸演變。 (3)輕、中、重度AD患者自發(fā)腦電信號不同導(dǎo)聯(lián)的子波熵均低于正常對照(P0.01),且與AD患者M(jìn)MSE評分呈正相關(guān)(P0.01),說明認(rèn)知障礙的程度越重,腦電信號的子波熵越低,腦電信號的多尺度復(fù)雜程度越低。 (4)輕、中、重度AD患者自發(fā)腦電信號不同導(dǎo)聯(lián)第9尺度相位平均波形的波長均大于正常對照(P0.01),且與AD患者M(jìn)MSE評分呈負(fù)相關(guān)(P0.01)。說明認(rèn)知功能障礙的程度越重,第9尺度相位平均波形的波長越長,在這一尺度范圍內(nèi)腦電信號的頻率越慢。 (5)正常對照從枕部導(dǎo)聯(lián)到額部導(dǎo)聯(lián)存在明顯的相位差和波幅差,枕部導(dǎo)聯(lián)與額部導(dǎo)聯(lián)的相位差大約π/2相位,而AD患者自發(fā)腦電信號不同導(dǎo)聯(lián)第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差較正常對照減少,重度AD患者腦電信號不同導(dǎo)聯(lián)第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差幾乎為零,這一結(jié)果與AD患者腦電信號的a節(jié)律的泛化,a節(jié)律的前移相一致。 結(jié)論： 基于子波變換、子波功率譜、子波熵、條件采樣和相位平均、同步互相關(guān)分析等技術(shù)建立的腦電信號多尺度分析方法適合于腦電信號的定量客觀分析和AD的臨床輔助診斷。 通過對AD患者自發(fā)腦電信號的多尺度定量分析,結(jié)果表明AD患者腦電信號的時頻特征、子波功率譜分布特征、子波熵、第9尺度相位平均波形的波長、不同導(dǎo)聯(lián)第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差等定量特征和參數(shù)可以作為輔助AD臨床診斷和病情評估的神經(jīng)電生理指標(biāo)。
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【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R749.16

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2360748