基于近紅外光譜法的駕駛員腦功能連接及振動(dòng)響應(yīng)分析.pdf

1、在關(guān)于職業(yè)駕駛員腦中風(fēng)發(fā)病率的統(tǒng)計(jì)研究中，發(fā)現(xiàn)專職駕駛員發(fā)生腦中風(fēng)的危險(xiǎn)性較高，其中客車駕駛員高于貨車駕駛員，并且城市公交車駕駛員發(fā)生腦中風(fēng)的危險(xiǎn)性最高。由于職業(yè)駕駛員具有工作時(shí)間長(zhǎng)，注意力集中，精神壓力大的特點(diǎn)，并且在駕駛過程中受到溫度，噪聲，汽車振動(dòng)等多方面的影響，因此在駕駛過程中發(fā)生突發(fā)性腦中風(fēng)等腦功能疾病的情況愈發(fā)常見。
　　本文目的是首先利用近紅外光譜檢測(cè)手段，建立一種分析腦功能連接的評(píng)估方法，進(jìn)而分析汽車振動(dòng)因素對(duì)駕駛

2、員腦功能連接的影響，確定對(duì)駕駛員腦功能連接影響較為嚴(yán)重的振動(dòng)頻率。從主動(dòng)安全角度出發(fā)，將駕駛員腦功能連接特性作為新的評(píng)價(jià)指標(biāo)，預(yù)防并提前發(fā)現(xiàn)駕駛員發(fā)生突發(fā)性腦中風(fēng)的征兆，最終避免振動(dòng)因素引起駕駛員突發(fā)性腦中風(fēng)而導(dǎo)致的重大交通事故。
　　在腦功能檢測(cè)方面，本文利用近紅外光譜儀器的特點(diǎn)，檢測(cè)腦組織內(nèi)氧合血紅蛋白信號(hào)。該信號(hào)具有自發(fā)性振動(dòng)的特性，其特征頻率可代表相應(yīng)功能特點(diǎn)，本文利用連續(xù)小波變換方法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻變換，分析0.005-

3、2 Hz頻率范圍內(nèi)特點(diǎn)，并分為六段頻率間隔:Ⅰ，0.6-2 Hz、Ⅱ，0.145-0.6 Hz、Ⅲ，0.052-0.145 Hz、Ⅳ,0.021-0.052 Hz、Ⅴ，0.0095-0.021 Hz、Ⅵ，0.005-0.0095 Hz。在腦功能連接問題的分析方面，由于大腦前額葉區(qū)域在認(rèn)知、記憶等方面起到控制作用，本文針對(duì)左、右前額葉氧合血紅蛋白信號(hào)進(jìn)行腦功能連接分析。運(yùn)用小波相干和相位相干方法，對(duì)這兩組信號(hào)由時(shí)間序列轉(zhuǎn)換為特征頻率范圍，

4、并在能量和時(shí)間的相干性上做出分析，可由此確定腦功能連接的檢測(cè)和分析方法。
　　在確定了腦功能連接的檢測(cè)方法后，本文進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證有效性。該實(shí)驗(yàn)方式為:對(duì)13名腦中風(fēng)患者和21名同年齡段健康人群進(jìn)行15分鐘左、右前額葉氧合血紅蛋白采集，通過小波相干和相位相干方法，在特征頻率范圍內(nèi)進(jìn)行腦功能連接分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:腦中風(fēng)患者在第Ⅲ段頻率間隔內(nèi)，腦功能連接呈現(xiàn)顯著性降低。與臨床醫(yī)學(xué)結(jié)果一致，確定了該方法的有效性。本文基于偏最小二乘法建

5、立一種腦功能連接檢測(cè)模型。該模型可用于早期預(yù)防和檢測(cè)腦中風(fēng)等腦功能疾病，同時(shí)可對(duì)腦中風(fēng)患者的康復(fù)進(jìn)程進(jìn)行有效評(píng)估。
　　最后，本文分析汽車振動(dòng)對(duì)駕駛員腦功能連接的影響。根據(jù)駕駛員受到汽車振動(dòng)情況，搭建模擬汽車振動(dòng)的駕駛員座椅實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。對(duì)11名實(shí)驗(yàn)者在靜息態(tài)、3 Hz、4.5 Hz、6Hz振動(dòng)的4種條件下，進(jìn)行20分鐘的腦功能連接檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在振動(dòng)和靜息態(tài)對(duì)比中，振動(dòng)導(dǎo)致駕駛員的腦功能連接在第Ⅱ和Ⅲ段頻率間隔內(nèi)呈現(xiàn)顯著性降低。在