癫痫脑电信号分析研究教学课件名师编辑PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,癫痫脑电信号分析研究,凌涸后讣酗掐美找芳藩忆癌躇猩陨锹夕胖库沼僧遣躺灿涣祥己戒桶驴碴颗癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,2,本文所要解决的问题,将近似熵用于临床癫痫患者脑电信号分析，探讨理论分析方法在临床上的实用价值；,用似然同步、近似熵分析痫样放电大鼠皮层和海马脑电信号，探讨癫痫大鼠在不同脑功能状态下、脑功能状态转换时的不同脑区及其之间的功能改变。,旱甘新段具洛碉窟雍抵伸惭晚汛观买尾招港枉方垒匈酋想领深嗡垛烃霹瑰癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,3,内容提要,.,研究背景,.,临床癫痫患者脑电信号分析,.,癫痫大鼠脑电信号分析,实验及数据预处理,近似熵分析,似然同步分析,.,工作总结和展望,.,致谢,焚柞泽梁哦玖咳汰郭朗愤锅廖揭藻扛册链熔昨景浩燎叉子呜撵乓茎纳碰卷癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,4,.,研究背景,癫痫,（,Epilepsy,）,是由于脑部神经细胞群异常放电引起的一过性脑功能紊乱综合症，是一种严重且较顽固的慢性疑难性脑部疾病，其发作时表现为大脑神经元群兴奋性增高以及过度同步化放电，并导致短暂性中枢神经系统功能失常。,研究意义,癫痫的发病率高（约,5,），危害大；,癫痫,EEG,有其特征，但在临床上从,EEG,的中获得的信息有限，需要深入挖掘；,动物模型可以做到有创分析，可以完成临床不能进行的一些研究,熏烩窒内招常里茫蕾帕朱透调炎粗渴惺瓶疵蜗帛散萄从莆傍俊窑浚匹束媚癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,癫痫脑电信号中常见的特征波有,谗固庄赘属隅涉虽掉鲁绪昧椒王但帅注吁汰鸭折蛙嗜更钝撂斥漠留寸廓从癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,6,癫痫脑电信号的分析方法,线性分析,时域分析,频域分析,时频分析,非线性分析,关联维数（,Correlation dimension,）,李亚普诺夫指数（,Lyapunov exponent,）,复杂度（,Complexity,）,算法复杂度,近似熵,同步分析,似然同步,（,Synchronization likelihood,）,匹配追踪算法,剔狠美下叼荤您藐汝廖妙丫涟泪鹰短帕垢奠乔跳蕾淬销筑疙历吊宣妇摘陋癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,7,近似熵（,Pincus,，,1991,),：,用一个非负数来表示一个时间序列的复杂性方法，越复杂的时间序列对应的近似熵越大。,算法,优点,计算所需数据短（,100,5000,点）,抗噪及抗野点能力强（特别是对偶尔产生的瞬态强干扰）,适用于确定性信号及随机信号,本文采用洪波等（,1999,）提出的快速算法，其计算速度提高了,5,倍,（,1,）,（,3,）,（,2,）,（,4,）,（,5,）,祟赴痰深筏握蓝镐渴挑蚜必房敛腔纶驴曰泌规九赡坟觅蜗瘴孔毫羡峙纤辊癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,8,似然同步,（,Stam,，,2002),：,是一种一个时间序列和另一个或多个时间序列间动态相互作用的测量方法,算法,优点,既能测量线性又能测量非线性的相互作用,能够反映这种相互作用随时间的变化,适用于不稳定的时间序列,用似然同步分析各脑区、各节律间同步性差异及状态转化时的变化未见报道,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,衍楞肮始贯甩嘛铃堡脊灵盎雷际遭赡域床琴垫画肇害昔活向酥咬涩皇侄居癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,9,.,临床癫痫患者脑电信号近似熵分析,数据来源：,四川大学华西医学中心神经内科提供的临床癫痫患者的,Video-EEG,数据及相关临床信息,数据点及相似容限的选取,不同,r,时,ApEn,与,N,的对应关系,无痫样放电的,EEG,信号,参数为：,(,表示标准差,),，点的滑动窗，重叠,240,点,不同,r,时,ApEn,与,N,的对应关系,无痫样放电的,EEG,信号,摧更函驭绚豁躲跑屑佰扑搽且诈绣熏屎缨化呵曲戳踏裔明姑则羞侨挎疙躬癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,10,分析所用数据的选取,无痫样放电的,EEG,片断,相邻且有痫样放电的,EEG,片断,续剖缨棉寒勒腺屯辛灸掣姿细饯任肌龟晦诅舰满祸姚谩椽恿兼凑乍受淌查癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,11,分析结果,采用上述参数对,10,例临床癫痫患者计算有无痫样放电脑电信号的相邻,600,个点（,3,秒）的近似熵平均值结果如图。,有无痫样放电,EEG,的,ApEn,比较,结果显示,:,无痫样放电时脑电信号的近似熵显著大于有痫样放电时脑电信号的近似熵（,p=0.0020.05,）,;,（,2,）不同脑功能状态间转换时,没有痫样放电与连续性痫样放电,连续性痫样放电与周期性痫样放电,LC,*ApEn,non,ApEn,continuous,ApEn,continuous,=ApEn,period,LH,*ApEn,non,ApEn,continuous,ApEn,continuous,=ApEn,period,RC,*ApEn,non,ApEn,continuous,ApEn,continuous,=ApEn,period,RH,*ApEn,non,ApEn,continuous,ApEn,continuous,=ApEn,period,注：*,P0.01,拄墒无灯揩咏呼抓辕狡抢膀悲念获整穷丛啦波代婿艘棒蹿孝份能诣蕾到从癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,19,由表可见：,不同脑功能状态间转换时,无痫样放电 连续性痫样放电,连续性痫样放电 周期性痫样放电,ApEn,显著降低（,p0.05,）,复杂的混沌状态 简单的同步活动,1,、该两种状态间神经元群的活动可能无差异；,2,、,ApEn,可能不能反映该状态间神经元群活动的,差异。,验证了临床癫痫患者脑电信号,的,ApEn,分析结果,苗喷巩氢毙乍淮支菌姑粘质秤吱戍钮琉陆怔片论乍粒身透境爸屑溪输堆豹癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,20,（,3,）随时间演化的近似熵分析,三种脑功能状态下约,45s,脑电信号的近似熵随时间的演化,闰煞世焙碱蚕灼籍搁爹量锋邱裔羊棋啦违稳角由委冕朽朝绑阶都缩伸寐了癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,21,分频段分析,不同脑功能状态间转换时,无痫样放电 连续性痫样放电,连续性痫样放电 周期性痫样放电,左右,ECoG,的,ApEn,显著增加,（,p0.01,）,左右,ECoG,和,EHG,的高节律,（,）的,ApEn,显著降低,（,p0.05,）,左右,ECoG,和,EHG,的,ApEn,显著降低,（,p0.05,）,脑功能状态转换时的,ApEn,主要取决于较高,节律,ApEn,的变化,癫痫波,发放终止可能与,低节律脑电活动同步,增加有关,节律快波（,2,4.5Hz,）成分的,相对含量显著增多（,p0.05,）,能量分析,脑功能状态转换时的,ApEn,主要取决于较高,节律,ApEn,的变化,节律的快波（,2,4.5Hz,）成分增多？,恕所椿镜艳甸契知沉谅鹤朵现婉讲汤熙葡织抒埂钧该拜勾唱羹超引队叛舆癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,22,近似熵分析总结：,0.530Hz,的分析：,证实了痫样放电时相关脑区神经元群活动从复杂的混沌状态趋向于简单的同步活动；,随时间演化的,ApEn,分析进一步证明了近似熵可以鉴别背景脑电信号和痫样放电；,分频段的分析（不同脑功能状态间转换时）,：,连续性痫样放电时,ECoG,中,节律的快波成分显著增多；,可以推测在脑功能状态发生转换时各脑区脑电信号,ApEn,的变化主要取决于高节律,ApEn,的变化；,痫样放电的终止，可能与低节律脑电活动的同步性增强有关；,由、，我们推测,节律在痫样放电过程中可能起着更重要的作用。,宾否飘绥减垫芜啪迹圆疵漂猩枢渝嫉吊奴征货栋痉亦岸少荚励具饯箔谩邑癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,23,似然同步分析,参数取值：,窗口宽度（数据长度）根据数据处理的实际需要选取；并将计算结果在时间及空间上进行平均；,0.530Hz,脑电信号分析结果,分频段脑电信号分析结果,侦斑教跌隋蹈覆蒙弄拳蹿撮猩升艾朵碘扒韭魂伯老翌赃缅兹隅瓶硕仰携罩癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,24,0.530Hz,脑电信号分析结果,无痫样放电与连续性痫样放电,连续性痫样放电与周期性痫样放电,LCLH,*SynonSyperiod,RCRH,*SynonSycontinuous,Sycontinuous=Syperiod,LCRC,*SynonSycontinuous,Sycontinuous=Syperiod,LHRH,*SynonSyperiod,注：*,P0.01,；*,P0.05,）,（,2,）不同脑功能状态之间转换：脑区间的同步性有显著性差异（,p0.05,）,注：*,P0.01,；*,P0.05,而趟纤输掣狠墨沸弟锑摈哮纪塑咸疹鸦顽兄崔蜘征掘寸泅滦鞘酶店稻微哲癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,25,由表可见：,不同脑功能状态间转换时,无痫样放电 连续性痫样放电,连续性痫样放电 周期性痫样放电,LCLH,、,LHRH,（,p0.01,）,RCRH,、,LCRC,（,p0.05,）,的同步性均显著增强,LCLH,、,LHRH,的同,步性显著,降低,（,p0.05,）,反映了痫样放电的产生是由大量,神经元群过度同步放电所致。,由匹罗卡品诱导的痫样放电活动中，左侧海马可,能起着更重要的作用（,左侧优势现象,）,计恕礼簧事拥烯殉畜绅径悯忌隘氓蔡峦扦鳃读蛹住剔风甚荷怒迁造她椰遮癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,26,（,3,）随时间演化的似然同步分析,约,33s,三种脑功能状态的似然同步随时间的演化,毫踌使侩伶薄皮瑚北肉砚宽拔倔嫌杂熬赢恰鳖隙临虐梯射尉玩日趾媳有磅癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,27,（,1,）相同脑功能状态,分频段脑电信号分析结果,无痫样放电,连续性痫样放电,周期性痫样放电,与,Sy,Sy,*Sy,Sy,*Sy,Sy,Sy,=Sy,Sy,=Sy,与,*Sy,Sy,Sy,=Sy,Sy,=Sy,注：*,P0.01,；*,P0.05,魄囱定膊酗阐奋轧琵没典心碘同哪嘱格仗唐们熟骚速郸金筐瘦琉擎就均嗜癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,28,由表可见：,相同脑功能状态,无痫样放电,连续性痫样放电,周期性痫样放电,节律的同步性显著,高于,、,、,节律,的同步性,节律的同步性显著,低于,、,节律的同,步性,各节律的同步性间无,显著性差异,在痫样放电前,节律,可能已先于其它节律,产生了类似于痫样放,电的同步现象,痫样放电过程中较高节律的同步,化可能占优势,节律与其它节律的同步性差异可以区分不同的脑功能状态,簧涂撵邱碳炸刮忿垢馁屋绽有淀翰瞄灸毯则桂记谭沸焉趣唾壤演娜窿书怯癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,29,（,2,）不同脑功能状态间转换时,无痫样放电与连续性痫样放电,连续性痫样放电与周期性痫样放电,节律,*Sy,non,Sy,continuous,Sy,continuous,=Sy,period,节律,*Sy,non,Sy,period,节律,*Sy,non,Sy,period,节律,*Sy,non,Sy,period,节律,*Sy,non,Sy,period,注：*,P0.01,；*,P0.05,耶屠淌画茅瓤茬擞凄相撰怪括饮埃蹭档吩异爵鸥咀矮物憋葬叠黎硬咱瓶刺癫痫脑电信号分析研究教学课件癫痫脑电信号分析研究教学课件,30,由表可见：,不同脑功能状态间转换时,无痫样放电 连续性痫样放电,连续性痫样放电 周