癲癇手術(shù)治療中皮層腦電的分析及應(yīng)用.pdf

1、癲癇作為僅次于腦血管疾病的第二大腦部疾病，不僅對患者的身心造成巨大的傷害，而且對患者所處的家庭和社會也會產(chǎn)生巨大的影響，所以癲癇的診斷和治療一直是臨床醫(yī)生和神經(jīng)信息學(xué)家特別關(guān)注的領(lǐng)域。本文從神經(jīng)信息工程學(xué)的角度，結(jié)合癲癇手術(shù)中對皮層腦電分析的需要，從癲癇發(fā)作的檢測、癲癇病灶定位、大腦功能區(qū)定位和機(jī)制等方面進(jìn)行了研究，主要包括以下幾個方面：
　　首先，提出使用基于遞歸圖的最大熵率方法對癲癇發(fā)作進(jìn)行自動標(biāo)記，通過對多通道的皮層腦電信號

2、進(jìn)行相空間分布的信息熵估計，實(shí)現(xiàn)對癲癇發(fā)作期數(shù)據(jù)進(jìn)行自動標(biāo)記。對具有個體化差異的多名病人的發(fā)作間期和發(fā)作期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明該方法可將發(fā)作期數(shù)據(jù)和發(fā)作間期數(shù)據(jù)準(zhǔn)確區(qū)分出來。這表明該方法可有效的應(yīng)用到臨床，用于癲癇發(fā)作的自動標(biāo)記。
　　其次，提出使用基于譜分解的電流源密度分析方法對癲癇患者的皮層腦電信號進(jìn)行電流源分析，用于癲癇病灶的檢測。結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的電流源密度分析方法，基于譜分解的電流源密度分析方法能得到更穩(wěn)定和更準(zhǔn)

3、確的結(jié)果，并且可以將結(jié)果按照腦電的頻率信息進(jìn)行區(qū)分，更好的理解癲癇病灶的放電模式。另外發(fā)現(xiàn)發(fā)作間期數(shù)據(jù)和發(fā)作期數(shù)據(jù)得到的結(jié)果有較高的一致性，這表明基于譜分解的電流源密度分析方法能不依賴發(fā)作期數(shù)據(jù)即可進(jìn)行癲癇病灶定位。
　　然后，提出了基于蒙特卡洛的小波相干方法對單任務(wù)皮層腦電信號進(jìn)行時頻腦皮層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，用于定位大腦功能區(qū)，并根據(jù)臨床上對于實(shí)時性的要求，對該方法使用GPGPU技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模并行化設(shè)計。結(jié)果表明，使用蒙特卡洛小波相干

4、方法可有效的對大腦高級認(rèn)知功能區(qū)進(jìn)行定位，GPU引入后，蒙特卡洛小波相干方法的計算速度得到了巨大的提升，使得該方法可用于臨床上對大腦功能區(qū)的實(shí)時定位。
　　更進(jìn)一步，開發(fā)了針對于臨床醫(yī)生的癲癇手術(shù)輔助工具包。該工具包的核心為大腦三維可視化系統(tǒng)，針對當(dāng)前臨床醫(yī)生對于手術(shù)規(guī)劃的需要，包含了帶有靈活接口的大腦模型顯示、顱內(nèi)電極定位、大腦功能繪圖、腦網(wǎng)絡(luò)連接可視化等功能，并且解決了現(xiàn)有電極定位技術(shù)中所存在的位置偏差的問題。工具包具有友好的

5、界面，并且具有較高的執(zhí)行效率，可適應(yīng)臨床上對軟件響應(yīng)的要求。該工具包可以很好的為臨床醫(yī)生提供手術(shù)規(guī)劃、術(shù)中分析、術(shù)后評估等功能。
　　最后，提出基于諧小波的冪率分析方法，使用臨界理論，對癲癇發(fā)展的機(jī)制進(jìn)行了初步的研究?；谄幽X電，對癲癇患者的癲癇發(fā)展過程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，對于大腦系統(tǒng)，癲癇的發(fā)作是將大腦系統(tǒng)從一個非穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)改變的過程，癲癇發(fā)作后的恢復(fù)是將大腦系統(tǒng)從一個穩(wěn)定系統(tǒng)重新調(diào)整到非穩(wěn)定系統(tǒng)的過程，并且在癲癇發(fā)