發(fā)布時(shí)間：2017-04-19 08:46

  本文關(guān)鍵詞：基于皮層肌肉相干性的手部運(yùn)動(dòng)信息解碼研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究目的： 上肢功能障礙恢復(fù)的程度直接關(guān)系到腦卒中患者的生活質(zhì)量,運(yùn)動(dòng)皮層和肌肉之間的功能連接直接關(guān)系到上肢功能障礙者的康復(fù),上肢運(yùn)動(dòng)依賴(lài)于大腦的控制,運(yùn)動(dòng)時(shí)大腦皮層與肌肉間存在相互作用,神經(jīng)肌肉的活動(dòng)狀態(tài)可以通過(guò)EEG-EMG的相干性來(lái)檢測(cè)。本文采用腦電-肌電協(xié)同分析的方法,同時(shí)記錄手部4種典型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的運(yùn)動(dòng)皮層腦電信號(hào)和前臂表面肌電信號(hào),應(yīng)用相干分析研究不同運(yùn)動(dòng)模式下皮層與不同肌肉的特征,實(shí)現(xiàn)上肢運(yùn)動(dòng)信息解碼,為探索上肢運(yùn)動(dòng)功能重建機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)支持。 研究方法： 1、實(shí)驗(yàn)范式及數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用多導(dǎo)生理信號(hào)記錄系統(tǒng)記錄,根據(jù)范式流程,對(duì)10名受試人員分別在進(jìn)行手指屈、伸及手腕屈、伸4組動(dòng)作時(shí),采集皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)的F3F4FzC3C4Cz P3P4Pz9導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)和右手前臂指屈肌(FD)、指伸肌(ED)、尺側(cè)腕屈肌(FCU)、橈側(cè)腕伸肌(ECR)4導(dǎo)聯(lián)的表面肌電信號(hào)。每位受試的每組動(dòng)作均采集3組數(shù)據(jù),共30組,根據(jù)范式的屈伸動(dòng)作標(biāo)記,把屈與伸信號(hào)分離,另根據(jù)動(dòng)作準(zhǔn)備標(biāo)記(由屈伸動(dòng)作標(biāo)記開(kāi)始持續(xù)0.5s高電平信號(hào))、執(zhí)行標(biāo)記(準(zhǔn)備標(biāo)記后持續(xù)2.5s低電平信號(hào)),將信號(hào)分為動(dòng)作準(zhǔn)備信號(hào)、動(dòng)作執(zhí)行信號(hào)；將9導(dǎo)腦電信號(hào)分為5個(gè)頻段：6頻段(0.5-4Hz),θ頻段(4-8Hz),α[頻段(8-13Hz),p頻段(13-30Hz),γ,頻段(30-60Hz)；并進(jìn)行基線(xiàn)漂移校正以及工頻濾波。 2、腦電信號(hào)、表面肌電信號(hào)相干分析,及模式識(shí)別 從運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備階段、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行階段兩方面,對(duì)4組手部動(dòng)作記錄的各導(dǎo)聯(lián)各頻段(δ、θ、α、p、γ頻段)的EEG分別與4塊肌肉(FD、ED、FCIU、ECR)的EMG進(jìn)行相干分析以及統(tǒng)計(jì)分析；根據(jù)相干分析的結(jié)果提取特征,運(yùn)用支持向量機(jī)的方法對(duì)動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別。 研究結(jié)果： 1、相干分析結(jié)果 1)在動(dòng)作準(zhǔn)備過(guò)程中 β頻段：C3,P3,Pz導(dǎo)聯(lián)在右手做屈指、伸指動(dòng)作時(shí)相應(yīng)的右前臂指屈肌、指伸肌的相干系數(shù)值較大(P0.05)；右手做屈腕動(dòng)作時(shí)所有導(dǎo)聯(lián)與尺側(cè)腕屈肌的相干系數(shù)值均大于橈側(cè)腕伸肌(P0.05),右手做伸腕動(dòng)作時(shí)F3,C3,Cz,C4,P4導(dǎo)聯(lián)與橈側(cè)腕伸肌的相干系數(shù)值均大于尺側(cè)腕屈肌(P0.05)； γ頻段：Fz,C3導(dǎo)聯(lián)在右手做屈指、伸指動(dòng)作時(shí)相應(yīng)的右前臂指屈肌、指伸肌的相干系數(shù)值較大(P0.05)；右手做屈腕動(dòng)作時(shí)F3, Fz, C3, Cz, C4,P3導(dǎo)聯(lián)與尺側(cè)腕屈肌的相干系數(shù)值均大于橈側(cè)腕伸肌(P0.05),右手做伸腕動(dòng)作時(shí)C3, Cz, P3, Pz, P4導(dǎo)聯(lián)與橈側(cè)腕伸肌的相干系數(shù)值均大于尺側(cè)腕屈肌(P0.05)。 在運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備階段,右腦C4,P4導(dǎo)聯(lián)在手腕動(dòng)作時(shí)與右側(cè)前臂腕肌表現(xiàn)出相干性。 2)動(dòng)作執(zhí)行過(guò)程中 在β頻段,右手做屈指、伸指動(dòng)作時(shí)相應(yīng)的右前臂指屈肌、指伸肌與腦電左側(cè)C3導(dǎo)聯(lián)相干系數(shù)值較大(P0.05)；在β頻段,右手做屈腕、伸腕動(dòng)作時(shí)相應(yīng)的尺側(cè)腕屈肌、橈側(cè)腕伸肌與腦電左側(cè)C3導(dǎo)聯(lián)相干系數(shù)值較大(P0.01); 2、模式識(shí)別結(jié)果 將運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備、執(zhí)行階段統(tǒng)計(jì)的p頻段、γ頻段EEG與EMG相干系數(shù)作為特征參數(shù)進(jìn)行支持向量機(jī)模式識(shí)別,屈指、伸指正確分類(lèi)結(jié)果為95%,屈腕、伸腕正確分類(lèi)結(jié)果為90%。 研究結(jié)論： 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備過(guò)程中,在p頻段、丫頻段,各導(dǎo)聯(lián)EEG與EMG均表現(xiàn)出相干性,即大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)都比較活躍,不僅控制右側(cè)軀體活動(dòng)的左腦,尤其右腦C4,P4導(dǎo)聯(lián)在手腕動(dòng)作時(shí)與腕肌表現(xiàn)出相干性。 在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行過(guò)程中,手臂肌肉的直接功能連接來(lái)自于對(duì)側(cè)的運(yùn)動(dòng)皮層,而與肌肉同側(cè)的運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域沒(méi)有明顯的相干性。 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,β、γ頻段的腦電信號(hào)與前臂肌肉的表面肌電信號(hào)存在相干性,手指及手腕動(dòng)作的識(shí)別率均在90%以上,可以以此作為判斷手部運(yùn)動(dòng)解碼的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：腦電信號(hào) 表面肌電信號(hào) 皮層肌肉相干性 β頻段 γ頻段 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R318.04
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 縮略語(yǔ)/符號(hào)說(shuō)明11-12
• 一、前言12-17
• 1.1 研究背景12
• 1.2 上肢運(yùn)動(dòng)信息解碼12-14
• 1.3 皮層肌肉相干分析研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 研究目的及意義16
• 1.5 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.5.1 研究的主要內(nèi)容16
• 1.5.2 本論文的結(jié)構(gòu)16-17
• 二、原理和方法17-32
• 2.1 肌肉運(yùn)動(dòng)的皮層神經(jīng)控制機(jī)理17-18
• 2.2 腦電信號(hào)18-21
• 2.2.1 腦電信號(hào)及其特點(diǎn)18-19
• 2.2.2 EEG電極位置選取19-21
• 2.3 表面肌電信號(hào)21-24
• 2.3.1 表面肌電信號(hào)及其特點(diǎn)21-22
• 2.3.2 sEMG電極位置選取22-24
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方法24-27
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)24
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與實(shí)驗(yàn)要求24-25
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集25-27
• 2.5 信號(hào)處理27-32
• 2.5.1 信號(hào)預(yù)處理27-29
• 2.5.2 相干分析29
• 2.5.3 支持向量機(jī)29-32
• 三、結(jié)果32-39
• 3.1 相干分析結(jié)果32-38
• 3.1.1 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備階段33-36
• 3.1.2 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行階段36-38
• 3.2 模式識(shí)別結(jié)果38-39
• 四、討論與結(jié)論39-41
• 4.1 討論39-40
• 4.1.1 β(13～30Hz)頻段39
• 4.1.2 模式分類(lèi)方法39
• 4.1.3 因果分析39-40
• 4.2 結(jié)論40-41
• 參考文獻(xiàn)41-46
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明46-47
• 綜述47-61
• 綜述參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于皮層肌肉相干性的手部運(yùn)動(dòng)信息解碼研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：315839