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(duì)患者的身心造成巨大的傷害，而且對(duì)患者所處的家庭和社會(huì)也會(huì)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(duì)皮層腦電分析的需要，從癲癇發(fā)作的檢測(cè)、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(gè)方面：
　　首先，提出使用基于遞歸圖的最大熵率方法對(duì)癲癇發(fā)作進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記，通過(guò)對(duì)多通道的皮層腦電信號(hào)

2、進(jìn)行相空間分布的信息熵估計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)癲癇發(fā)作期數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記。對(duì)具有個(gè)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(lái)。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(dòng)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(duì)癲癇患者的皮層腦電信號(hào)進(jìn)行電流源分析，用于癲癇病灶的檢測(cè)。結(jié)果表明，相對(duì)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(duì)單任務(wù)皮層腦電信號(hào)進(jìn)行時(shí)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(duì)于實(shí)時(shí)性的要求，對(duì)該方法使用GPGPU技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模并行化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，使用蒙特卡洛小波相干

4、方法可有效的對(duì)大腦高級(jí)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(jì)算速度得到了巨大的提升，使得該方法可用于臨床上對(duì)大腦功能區(qū)的實(shí)時(shí)定位。
　　更進(jìn)一步，開發(fā)了針對(duì)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(duì)當(dāng)前臨床醫(yī)生對(duì)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(wèn)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(duì)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(píng)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(duì)癲癇發(fā)展的機(jī)制進(jìn)行了初步的研究?；谄幽X電，對(duì)癲癇患者的癲癇發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，對(duì)于大腦系統(tǒng)，癲癇的發(fā)作是將大腦系統(tǒng)從一個(gè)非穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)改變的過(guò)程，癲癇發(fā)作后的恢復(fù)是將大腦系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)重新調(diào)整到非穩(wěn)定系統(tǒng)的過(guò)程，并且在癲癇發(fā)