【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,關于AD診斷的生物學標志物的研究倍受關注。近年來,對癡呆的基因、病理、影像等方面都取得了一定的進展。腦電信號是伴隨人生始終的神經生理曲線,隨時記錄著人腦在感知、認知、思維的執(zhí)行過程中的神經系統(tǒng)電活動行為,蘊藏著豐富的信息,對認知功能研究來說,應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)生的肉眼識別和經驗性判斷,在AD的診斷和病情評估中還沒有發(fā)揮出應有的作用。采用新的數學分析方法對腦電信號進行定量分析,提取有價值的客觀定量信息和參數,對于AD的診斷、病情評估及電生理機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)下的腦電信號進行多尺度分析,與正常對照進行比較,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雜程度,采用條件采樣和相位平均技術(Conditional sampling and phase-average technique)提取分尺度的相位平均波形特征及不同導聯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、不同導聯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。 方法： 1.對輕、中、重度AD患者行詳細病史采集,神經系統(tǒng)及全身查體,行簡易智能精神狀態(tài)量表(MMSE),畫鐘試驗(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)下的數字腦電信號,采樣頻率200Hz,選擇無偽差的腦電信號,以20秒數據存為一個數據模塊,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行多尺度子波分析,共分析30個尺度,繪制子波系數等值線圖,顯示腦電信號的時頻特征。 (2)根據子波系數計算腦電信號的分尺度功率,繪制不同導聯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雜程度的定量指標——子波熵。 (4)以子波系數為檢測對象,用條件采樣方法檢測第9尺度(對應頻率中心10Hz)腦電信號,并對腦電信號的同類事件進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)采用同步互相關分析方法,對不同導聯同步采集的腦電信號相位平均波形進行時間相位分析,獲得不同導聯相位平均波形的相位差和波幅差。 4.統(tǒng)計學分析采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包。計量資料以均數±標準差(X±S)表示。計數資料采用χ2檢驗。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,兩兩比較采用LSD；計量資料單因素之間相關性分析采用Pearson相關分析。顯著性檢驗標準為α=0.05。 結果： (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聯,而AD患者自發(fā)腦電信號的時頻特征表現為,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聯的時頻結構特征,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)腦電信號不同導聯的子波熵均低于正常對照(P0.01),且與AD患者MMSE評分呈正相關(P0.01),說明認知障礙的程度越重,腦電信號的子波熵越低,腦電信號的多尺度復雜程度越低。 (4)輕、中、重度AD患者自發(fā)腦電信號不同導聯第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MMSE評分呈負相關(P0.01)。說明認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,在這一尺度范圍內腦電信號的頻率越慢。 (5)正常對照從枕部導聯到額部導聯存在明顯的相位差和波幅差,枕部導聯與額部導聯的相位差大約π/2相位,而AD患者自發(fā)腦電信號不同導聯第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聯第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、同步互相關分析等技術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、不同導聯第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可以作為輔助AD臨床診斷和病情評估的神經電生理指標。
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【學位授予單位】：天津醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R749.16

【參考文獻】

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本文編號：2360748