意識障礙患者的腦電信號分析與研究.pdf

1、意識障礙是大腦損傷后臨床上較常見的一種疾病，多是由腦部高級神經(jīng)中樞功能活動受損所引起，嚴(yán)重的意識障礙表現(xiàn)為昏迷。腦電信號(EEG)是一種能夠反映人類思維意識活動的生物電信號，通過安放在大腦頭皮或顱內(nèi)的電極所記錄。意識障礙患者的腦電信號分析與研究一直是當(dāng)今康復(fù)醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域研究的熱點和難點，因此，對意識障礙患者的腦電信號進行深層次研究對患者大腦意識功能評價、臨床診斷治療、康復(fù)監(jiān)測與評估等具有重大的現(xiàn)實價值和社會意義。
　　本文從意識障

2、礙患者腦電信號分析的目的意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)，以腦電信號的特點為基礎(chǔ)，以信號處理的理論方法為手段，從多個角度對意識障礙患者在不同模式刺激下的腦電信號特征進行對比分析和研究，并結(jié)合正常人腦電信號特征，探索不同模式刺激下病理樣本與正常樣本腦電特征的異同，為意識障礙患者的臨床診斷和治療提供一些輔助性的參考指標(biāo)。本文所做的主要工作及創(chuàng)新點如下：
　　(1)系統(tǒng)全面地介紹了意識障礙的相關(guān)基礎(chǔ)理論及診斷方法，從研究目的出發(fā)，設(shè)計了腦電信號

3、采集的實驗方案，并以正常人腦電信號作為對照組，分別采集各自在安靜狀態(tài)、喚名刺激和抬手指令三種實驗?zāi)Ｊ较翪3、C4、T3和T4通道的腦電信號，以此為研究對象，探索不同測試對象在相同實驗?zāi)Ｊ酱碳は履X電信號特征的異同以及同一測試對象各自在不同實驗?zāi)Ｊ酱碳は履X電信號的變化特點。
　　(2)在腦電信號預(yù)處理方面，針對干擾源產(chǎn)生的隨機噪聲，采用希爾伯特變換方法對腦電信號進行消噪，并根據(jù)腦電信號的頻率特性進行自適應(yīng)濾波，提出了腦電信號“幅度抑制

4、函數(shù)”的概念。通過與傳統(tǒng)的小波變換消噪方法對比，分別從定性和定量的角度評估了兩者的消噪效果，實驗結(jié)果表明本文所用希爾伯特變換方法的整體消噪效果優(yōu)于小波消噪，且對腦電信號噪聲中的異常值具有較好的抑制效果，執(zhí)行速度也更快，此為后續(xù)腦電信號的特征分析打下了堅實基礎(chǔ)。
　　(3)在意識障礙患者腦電信號的特征分析方面，重點研究了基于小波包變換的腦電節(jié)律特征分析方法、基于腦電信號灰建模的特征分析方法和腦電非線性動力學(xué)特征分析方法（近似熵和復(fù)雜

5、度），并以這些方法為手段，對臨床實驗數(shù)據(jù)進行處理與分析。其中，將灰色系統(tǒng)理論中的灰建模思想引入到意識障礙患者腦電信號的特征分析中，是本文對腦電信號特征提取方法的又一種新嘗試，用灰色分析方法來處理腦電信號，在某些情況下會比一些其它按統(tǒng)計規(guī)律和先驗條件來處理數(shù)據(jù)的方法有更明顯的優(yōu)勢。
　　(4)在臨床實驗數(shù)據(jù)處理和分析方面，利用本文重點研究的三種不同腦電信號特征分析方法，從不同角度對意識障礙患者和正常人腦電信號的臨床實驗數(shù)據(jù)進行處理和

6、對比分析，找出了它們在相同或不同實驗?zāi)Ｊ酱碳は履X電特征的變化趨勢和異同點，以此為突破口，總結(jié)出了一些可供意識障礙患者臨床診斷和治療的輔助性參考指標(biāo)。在進行腦電近似熵和復(fù)雜度實驗時，為分析不同實驗?zāi)Ｊ酱碳は禄颊吣X電非線性指數(shù)的異同以及相同實驗?zāi)Ｊ酱碳は抡Ｈ撕突颊吣X電非線性指數(shù)的變化趨勢，分別采用單因素方差分析和兩獨立樣本t檢驗進行定量統(tǒng)計驗證，并利用SPSS統(tǒng)計分析軟件實現(xiàn)。研究結(jié)果表明，腦電信號用于意識障礙患者的刺激反應(yīng)和意識狀態(tài)分析