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

【摘要】：研究目的： 上肢功能障礙恢復的程度直接關(guān)系到腦卒中患者的生活質(zhì)量,運動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,上肢運動依賴于大腦的控制,運動時大腦皮層與肌肉間存在相互作用,神經(jīng)肌肉的活動狀態(tài)可以通過EEG-EMG的相干性來檢測。本文采用腦電-肌電協(xié)同分析的方法,同時記錄手部4種典型運動狀態(tài)時的運動皮層腦電信號和前臂表面肌電信號,應(yīng)用相干分析研究不同運動模式下皮層與不同肌肉的特征,實現(xiàn)上肢運動信息解碼,為探索上肢運動功能重建機制提供實驗支持。 研究方法： 1、實驗范式及數(shù)據(jù)的采集、預處理 實驗數(shù)據(jù)使用多導生理信號記錄系統(tǒng)記錄,根據(jù)范式流程,對10名受試人員分別在進行手指屈、伸及手腕屈、伸4組動作時,采集皮層運動區(qū)的F3F4FzC3C4Cz P3P4Pz9導聯(lián)腦電信號和右手前臂指屈肌(FD)、指伸肌(ED)、尺側(cè)腕屈肌(FCU)、橈側(cè)腕伸肌(ECR)4導聯(lián)的表面肌電信號。每位受試的每組動作均采集3組數(shù)據(jù),共30組,根據(jù)范式的屈伸動作標記,把屈與伸信號分離,另根據(jù)動作準備標記(由屈伸動作標記開始持續(xù)0.5s高電平信號)、執(zhí)行標記(準備標記后持續(xù)2.5s低電平信號),將信號分為動作準備信號、動作執(zhí)行信號；將9導腦電信號分為5個頻段：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)；并進行基線漂移校正以及工頻濾波。 2、腦電信號、表面肌電信號相干分析,及模式識別 從運動準備階段、運動執(zhí)行階段兩方面,對4組手部動作記錄的各導聯(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進行相干分析以及統(tǒng)計分析；根據(jù)相干分析的結(jié)果提取特征,運用支持向量機的方法對動作進行識別。 研究結(jié)果： 1、相干分析結(jié)果 1)在動作準備過程中 β頻段：C3,P3,Pz導聯(lián)在右手做屈指、伸指動作時相應(yīng)的右前臂指屈肌、指伸肌的相干系數(shù)值較大(P0.05)；右手做屈腕動作時所有導聯(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),右手做伸腕動作時F3,C3,Cz,C4,P4導聯(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導聯(lián)在右手做屈指、伸指動作時相應(yīng)的右前臂指屈肌、指伸肌的相干系數(shù)值較大(P0.05)；右手做屈腕動作時F3, Fz, C3, Cz, C4,P3導聯(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),右手做伸腕動作時C3, Cz, P3, Pz, P4導聯(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)。 在運動準備階段,右腦C4,P4導聯(lián)在手腕動作時與右側(cè)前臂腕肌表現(xiàn)出相干性。 2)動作執(zhí)行過程中 在β頻段,右手做屈指、伸指動作時相應(yīng)的右前臂指屈肌、指伸肌與腦電左側(cè)C3導聯(lián)相干系數(shù)值較大(P0.05)；在β頻段,右手做屈腕、伸腕動作時相應(yīng)的尺側(cè)腕屈肌、橈側(cè)腕伸肌與腦電左側(cè)C3導聯(lián)相干系數(shù)值較大(P0.01); 2、模式識別結(jié)果 將運動準備、執(zhí)行階段統(tǒng)計的p頻段、γ頻段EEG與EMG相干系數(shù)作為特征參數(shù)進行支持向量機模式識別,屈指、伸指正確分類結(jié)果為95%,屈腕、伸腕正確分類結(jié)果為90%。 研究結(jié)論： 運動準備過程中,在p頻段、丫頻段,各導聯(lián)EEG與EMG均表現(xiàn)出相干性,即大腦皮層運動區(qū)都比較活躍,不僅控制右側(cè)軀體活動的左腦,尤其右腦C4,P4導聯(lián)在手腕動作時與腕肌表現(xiàn)出相干性。 在運動執(zhí)行過程中,手臂肌肉的直接功能連接來自于對側(cè)的運動皮層,而與肌肉同側(cè)的運動皮層區(qū)域沒有明顯的相干性。 運動過程中,β、γ頻段的腦電信號與前臂肌肉的表面肌電信號存在相干性,手指及手腕動作的識別率均在90%以上,可以以此作為判斷手部運動解碼的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：腦電信號 表面肌電信號 皮層肌肉相干性 β頻段 γ頻段 支持向量機
【學位授予單位】：天津醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.04
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 縮略語/符號說明11-12
• 一、前言12-17
• 1.1 研究背景12
• 1.2 上肢運動信息解碼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 研究內(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 肌肉運動的皮層神經(jīng)控制機理17-18
• 2.2 腦電信號18-21
• 2.2.1 腦電信號及其特點18-19
• 2.2.2 EEG電極位置選取19-21
• 2.3 表面肌電信號21-24
• 2.3.1 表面肌電信號及其特點21-22
• 2.3.2 sEMG電極位置選取22-24
• 2.4 實驗方法24-27
• 2.4.1 實驗范式設(shè)計24
• 2.4.2 實驗對象與實驗要求24-25
• 2.4.3 實驗數(shù)據(jù)采集25-27
• 2.5 信號處理27-32
• 2.5.1 信號預處理27-29
• 2.5.2 相干分析29
• 2.5.3 支持向量機29-32
• 三、結(jié)果32-39
• 3.1 相干分析結(jié)果32-38
• 3.1.1 運動準備階段33-36
• 3.1.2 運動執(zhí)行階段36-38
• 3.2 模式識別結(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 模式分類方法39
• 4.1.3 因果分析39-40
• 4.2 結(jié)論40-41
• 參考文獻41-46
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明46-47
• 綜述47-61
• 綜述參考文獻58-61
• 致謝61

【參考文獻】

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

本文編號：315839