脑电混沌维数复杂度连续检测方法的研究

一些研究表明,脑电信号具有低维的混沌动力学特性,脑电的维数则反映脑信息处理过程中的神经元集群的活动状态,是研究脑电信号的重要非线性参数.在Grassberger-Procaccia计算关联维数算法的基础上,通过改进计算关联积分的过程,提出一种适合于移动重叠窗口的维数复杂度连续检测方法.另外,还对关联积分线性区间选择上做了改进,使得所求得的参数在严格意义上为维数复杂度.数值仿真验证了该方法的正确性,并在此基础上对视觉输入变化的EEG信号进行动态数据分析,结果显示睁眼时脑电的复杂度明显高于闭眼时脑电的复杂度.所提出的维数复杂度计算方法减少了数据分析的负荷,适合于连续数据分析,能够准确地反映脑电维数复杂度的连续变化过程.     

正常青、老年人心率关联维数研究

本文采用关联维数和相空间图的方法，研究了２０名正常青、老年人的心率变异性。研究结果表明：１０分钟心率数据最适合于关联维数分析；青年人关联维数均值为５．３３５±０．２３８，老年人为４．３７６±０．４２５；正常青年人关联维数高于老年人     

急性心肌缺血的动态关联维数

已有的研究成果表明，冠心病患者心脏各导联心电图(ECG)的关联维数D2比正常人均有不同程度的下降。为了进一步研究心肌缺血情况、导联位置和关联维数变化的关系，本研究设计了6只兔子急性心肌缺血实验模型，计算了其不同时间段的12导同步ECG，作出关联维数一时间(D2-T)曲线，结合电生理和解剖学知识，研究了实验结果，发现急性心肌缺血初期ECG的D2值具有动态变化特性，其原因在于心血管中存在代偿作用。ECG的D1的变化反映了单一化的心脏传输网络系统的非线性复杂性的变化。将此结论由动物推广到人，可以为临床上运用D2值分析心肌缺血病症严重程度提供理论指导。     

短时间序列的心率变异性信号的关联维数计算

心率变异性信号的分析在临床诊断和生理研究中都有重要的应用价值.本文将关联维数的短时间序列算法应用于心率变异性,不仅提高了心率变异性信号的混沌动力学参数的计算的正确性,也扩大了分析的适用范围.     

短时间序列的心率变异性信号的关联维数计算

心率变异性信号的分析在临床诊断和生理研究中都有重要的应用价值,本文将关联维数的短时间序列算法应用于心率变异性,不仅提高了心率变异性信号的混沌动力学参数的计算的正确性,也扩大了分析的适用范围。     

睡眠中血压信号的关联维数计算

计算慢性阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(OSAS)患者夜间血压的关联维数D2，并研究它和睡眠状态的联系。从替代数据检验结果和重构相空间轨迹看，血压信号具有一定的非线性确定性，但用GP算法计算D2时，D2值没有出现明显的饱和现象。统计并比较不同个体、不同睡眠状态下血压的D2值，在睡眠周期较完整时D2值较好地反映睡眠状态的变化：处于清醒、快速眼动期及浅睡时D2值较大，睡眠加深时D2值变小，表明相对D2值具有一定的应用价值。     

精神分裂症脑电基于维数计算的时空复杂度测量

文章用非线性动力学理论，分别从两个角度对精神分裂症脑电进行了维数估计。当使用时延嵌入维数法时我们得到了明显高于对照组的相关维数，尤其在F7和FP1，这种增加更为明显，我们认为在精神分裂症患者的某些脑区复杂度要高于正常人。而当使用空间嵌入维数法时，却得到了不同的结果。这表明在精神分裂症患者的整个脑区可能存在大面积的慢波活动，使得整体的复杂度下降。最后，文章从三个不同但相关的角度，即临床症状学、神经心理学和功率谱估计，讨论了基于维数计算的复杂度测量以及他们之间的关系。认为非线性动力学理论可以成为精神分裂症临床诊断的有力辅助工具。     

混沌理论和方法在医学信号处理中的应用

在介绍非线性动力学现代理论中的混沌理论的基础上,综述了混沌理论及其方法在脑电、心电及肌电等医学信号处理中的应用,并展望了它们的发展趋势,旨在推进非线性分析方法在生物医学中的研究和应用。     

低频经颅磁刺激后脑电相关维数变化的分析

研究了低频经颅磁刺激(rTMS)对大鼠脑电相关维数的影响.实验对八只Sprague-Dawley大鼠进行频率为0.5Hz,100个脉冲的阈上经颅磁刺激,采集刺激前后大鼠的脑电信号进行分析.脑电数据经替代数据方法验证,具有非线性性质.计算刺激前后脑电的相关维数,发现刺激后大鼠脑电相关维数比刺激前有显著性降低,说明脑电的复杂度降低,该结果支持了低频经颅磁刺激对大脑有一定抑制作用的结论.     

睡眠脑电的关联维数和近似熵分析

睡眠的正确分期是睡眠研究的基础,脑电的非线性参数可以表征不同的睡眠状态。本研究计算睡眠脑电的关联维数和近似熵,通过统计和比较发现关联维数不随嵌入维数的增加而饱和,但其相对大小能有效区分各种睡眠状态;近似熵计算简单,性能稳定,可较好地表征不同睡眠期;相对关联维数和近似熵从不同角度表现了脑电(大脑)复杂性的相同演变规律清醒时复杂性最高,而且波动最大,随着睡眠加深,复杂性降低且变异减小,REM期复杂性基本介于S1期和S2期之间。     

帕金森病患者加速度信号的嵌入维和关联维特征

帕金森病作为一种运动调节功能障碍性疾病,会显著地降低人体中枢神经系统对肢体的控制能力。本文将G-P算法直接应用于人体行走时产生的加速度信号的混沌动力学研究。通过对帕金森病患者和健康人群加速度信号的动力学特征进行比较后发现,相对于健康人,帕金森病患者加速度信号的嵌入维和关联维均显著减小。结果表明,帕金森疾病会使患者运动神经控制系统的混沌程度减弱,复杂性降低;而且可以通过对有限长一维加速度信号的重构捕捉患者运动神经控制系统动力学特征的改变。本研究的结论对于人体运动神经控制系统的生理建模以及帕金森病的临床诊断具有一定的理论和应用价值。     

Depressant effect of androgens on the cat brain electrical activity and its antagonism by ruthenium red

Electroencephalographic synchronization and a fall in the multiunit activity was observed in the mesencephalic reticular formation, ventromedial hypothalamus and dorsal hippocampus following intravenous administration of some 5α and 5β-reduced testosterone derivatives. The most potent compounds were androsterone and androstanediol which have the 3α-hydroxy-5α ring A configuration. Steroids with 5β reduction, i.e. 5β-dihydrotestosterone, etiocholanolone and epi-etiocholanolone, at high doses produced the inhibitory effect. Testosterone and its closer 5α metabolites (5α-dihydrotestosterone and 5α-androstanedione) were ineffective. The depressive effect of androsterone on neurones was antagonized by the intraventricular injection of ruthenium red. On the other hand, the convulsant effect of ruthenium red was prevented or diminished by the action of androsterone.These findings support the hypothesis that testosterone metabolites reduced either at 5α or 5β position can act in the brain at a membrane level and raise the possibility that testosterone may be a prehormone in the regulation of excitability in some brain functions.     

多变量相关系数分解及其在脑电相干源成像中的应用

本研究发展了一种基于相关系数分解的脑电相干源成像方法。具体给出了多道脑电的相关系数分解算法和相应的相干源成像方法。以能量成像方法为对照，证实了方法对相干但能量水平不同的源组合的敏感性以及抗噪能力。结果表明，这种方法成像敏感度高。能对多个相干源成像，且具有较强的抗噪声性，因而有明显的理论意义和应用价值。     

Examination of the Diagnostic Value and Estimation of the Chaos Phenomenon Joint Sounds Using in Temporomandibular Fractal Dimension

The aim of this study is to estimate the chaos phenomenon in temporomandibular joints （TMJ） sound using fractal dimension （FD）, and to examine the diagnostic value of the FD in comparing TMJ sounds produced by 6 asymptomatic and 25 symptomatic TMJ. Multiple mandibular opening and closing cycles recorded were used to calculate the waveform dimension and correlation dimension in the FD. Chaos in the TMJ sounds was estimated by the FD that was saturated with some constant value to an increase of embed- ding dimension. Results reveal that fractal analysis produces a high degree of reproducibility within, and similarity across subjects, and indicate that both FD values of the asymptomatic TMJ sounds are significantly higher than those of the symptomatic. These findings suggest that chaos is present in TMJ sounds and the difference in the FD is of diagnostic value in evaluation of pathological change in TMJ sound signals.     

Examination of the Diagnostic Value and Estimation of the Chaos Phenomenon in Temporomandibular Joint Sounds Using Fractal Dimension

.The aim of this study is to estimate the chaos phenomenon in temporomandibular joints (TMJ) sound using fractal dimension (FD), and to examine the diagnostic value of the FD in comparing TMJ sounds produced by 6 asymptomatic and 25 symptomatic TMJ. Multiple mandibular opening and closing cycles recorded were used to calculate the waveform dimension and correlation dimension in the FD. Chaos in the TMJ sounds was estimated by the FD that was saturated with some constant value to an increase of embedding dimension. Results reveal that fractal analysis produces a high degree of reproducibility within, and similarity across subjects, and indicate that both FD values of the asymptomatic TMJ sounds are significantly higher than those of the symptomatic. These findings suggest that chaos is present in TMJ sounds and the difference in the FD is of diagnostic value in evaluation of pathological change in TMJ sound signals.     

生物反馈训练后癫痫患者脑电相关维数变化的分析

研究生物反馈训练对难治性癫痫患者脑电相关维数的影响。以21例难治性癫痫患者为研究对象,强化患者12~15 Hz的感觉运动节律波,抑制4~8 Hz的θ波。经过一定疗程的反馈治疗后,其中6例癫痫症状有明显改善且跟踪采集了脑电记录的病例,其16导联处的脑电相关维数均有不同程度的增加,尤其以训练点C4附近前脑区的脑电相关维数增加更加显著,表明脑电生物反馈治疗有助于皮层神经元群体电生理活动向更加混沌的状态转化,从而改善癫痫病态症状。相关维数可以通过表征大脑生理状态的改变,用于脑电生物反馈治疗效果的评价。     

长期脑电中癫痫波自动检测方法

长期记录的数字脑电图中癫痫波的目测检查需消耗医师大量的精力和时间,在临床上有使用计算机辅助自动分析的需要。本文对已有的脑电癫痫波的检测方法进行了整理概述和分析,作为探寻适宜临床应用的癫痫波检测算法的基础。     

动物ECG信号关联维数动态变化的初步研究

我们对动物 (兔子 )在麻醉后 3种不同病理情况下的标准同步 12导联心电信号 (Electrocardiogram,ECG)的关联维数 D2 的动态变化进行了初步的研究。研究结果表明 ,不论是在正常状态还是在急性心肌梗塞情况下 ,从不同体表位置提取的心电信号得出的关联维数并非一个常数 ,而具有分布特性。同一导联相比较 ,在急性心肌血范围扩大的情况下 ,肢体导联的 D2 基本不变 ,胸部各导联 ECG信号的 D2 值则呈升高趋势。D2 在冠心病的诊断中显示出潜在的应用。     

Study on Segmented Correlation in EEG Based on Principal Component Analysis

In order to explore the correlation between the adjacent segments of a long term EEG, an improved principal component analysis(PCA) method based on mutual information algorithm is proposed. A one-dimension EEG time series is divided equally into many segments, so that each segment can be regarded as an independent variables and multi-segmented EEG can be expressed as a data matrix. Then, we substitute mutual information matrix for covariance matrix in PCA and conduct the relevance analysis of segmented EEG. The experimental results show that the contribution rate of first principal component(FPC) of segmented EEG is more larger than others, which can effectively reflect the difference of epileptic EEG and normal EEG with the change of segment number. In addition, the evolution of FPC conduce to identify the time-segment locations of abnormal dynamic processes of brain activities,these conclusions are helpful for the clinical analysis of EEG.     

面向脑机接口的脑电采集设备硬件系统综述

脑机接口技术(BCI)可为人脑和外界建立一种全新的直接的交互方式,具有非常广阔的应用前景。脑电采集设备作为脑机接口采集信号的重要手段和途径,是其技术的关键和基础,已得到广泛关注。近年脑机接口研究呈爆炸式增长,各种脑电采集技术与应用不断涌现。未来,脑电采集设备在科学、医疗、军事、生活等领域具有巨大的应用潜力。为理清目前脑电采集设备硬件系统的发展现状和发展方向,从基本组成结构、性能优化电路以及现有产品等方面进行剖析。归纳脑电采集设备的4个主要组成部分,进一步分类并讨论脑电采集设备性能优化方法;对比现有的主流产品的关键指标,探讨它们的功能特性;分析现有脑电采集设备的不足之处,并对其发展趋势进行展望。