EEG信号复杂度与信息量分析方法及其在亚低温治疗心脏停搏脑损伤监测中的应用

论文摘要

据统计,全球每年有许多病人死于心脏停搏,而心脏停搏引起的脑部缺血缺氧往往导致不同程度的脑损伤。临床研究证明,亚低温治疗法在提高心脏停搏脑损伤病人的神经恢复程度方面有着显著的效果。近几年来,研究人员一直致力于寻找一种有效的EEG信号处理方法,使它能够在心脏停搏脑损伤发生后的6小时内预测到亚低温治疗法对缺血缺氧性脑损伤患者的脑保护效果。本文提出使用C0复杂度分析方法和近几年来常用的信息量分析方法来分析常温治疗与亚低温治疗下心脏停搏脑损伤大鼠的EEG信号,并分析大鼠EEG信号的信息量和C0复杂度与大鼠在发生心脏停搏脑损伤后第72小时的神经缺损评分之间的线性相关性,分析结果表明:(1)在大鼠缺血缺氧性脑损伤实验的过程中,由于EEG信号的复杂度降低甚至消失,其对应的信息量和C0复杂度也很低;在对大鼠施加心肺复苏术直至自发循环后,EEG信号的信息量和C0复杂度也开始逐渐恢复。这说明EEG信号的信息量和C0复杂度可以反映出大鼠心脏停搏后缺血缺氧性脑损伤的程度。(2)在实验的第72小时,亚低温治疗组大鼠的死亡率(16.7%)远低于常温治疗组(50.0%);同时,亚低温治疗组存活大鼠的神经缺损评分(60.6±9.7)普遍高于常温治疗组(53.0±1.0),从而证明了亚低温治疗对心脏停搏脑损伤的脑保护作用。(3)心脏停搏脑损伤发生后第4小时大鼠EEG信号的信息量和C0复杂度与其在第72小时的神经缺损评分有着良好的相关性(信息量:Pearson > 0.85,C0复杂度:Pearson > 0.85),该统计结果表明,EEG信号的信息量和C0复杂度具有早期(4小时)预测心脏停搏脑损伤的长期(72小时)神经恢复程度的能力。(4)常温治疗组与亚低温治疗组大鼠EEG信号的信息量从实验开始的6小时内无显著差别(P > 0.05),而亚低温治疗组大鼠EEG信号的C0复杂度从实验开始的第4小时明显高于常温治疗组(P≤0.05)。该统计结果表明,与信息量分析法相比,C0复杂度有着早期(4小时)区别常温治疗法与亚低温治疗法对心脏停搏脑损伤的脑保护效果的优势。作者在这篇论文中的主要工作是采用信息量和C0复杂度分析方法,用于亚低温治疗法对心脏停搏脑损伤的脑保护效果的研究。研究结果表明,C0复杂度分析方法对早期(4小时)预测亚低温治疗下的心脏停搏脑损伤病人的神经恢复状态的临床应用方面的研究,有着较为深远的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 EEG信号
• 1.3 EEG信号分析方法的研究进展与现状
• 1.3.1 时域分析法
• 1.3.2 频域分析法
• 1.3.3 时频分析法
• 1.3.4 非线性动力学分析法
• 1.4 EEG信号用于预测亚低温治疗的脑保护效果的研究进展
• 1.5 研究目的和意义
• 1.6 主要研究内容
• 第二章 实验设计与信号采集
• 2.1 实验设计
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验步骤
• 2.2 信号采集与预处理
• 2.2.1 信号采集
• 2.2.2 平滑滤波
• 2.2.3 去除漂移
• 2.2.4 预处理结果
• 第三章 信息量分析
• 3.1 信息量分析方法综述
• 3.2 小波变换
• 3.2.1 连续小波变换
• 3.2.2 离散小波变换
• 3.3 信息量
• 3.3.1 Shannon熵
• 3.3.2 信息量的定义
• 3.3.3 信息量的应用
• 3.3.4 信息量分析方法所存在的不足
• 第四章 复杂度分析
• 4.1 复杂度分析方法综述
• 4.1.1 复杂度分析方法研究进展
• 4.1.2 Lempel-Ziv复杂度
• 4.1.3 C0 复杂度
• 4.1.4 小结
• 4.2 C0 复杂度
• 4.2.1 C0 复杂度的定义
• 4.2.2 C0 复杂度的性质
• 4.2.3 C0 复杂度的应用
• 第五章 实验数据分析
• 5.1 实验数据
• 5.1.1 原始EEG信号
• 5.1.2 神经缺损评分结果
• 5.1.3 信息量分析EEG信号
• 5.1.4 C0 复杂度分析EEG信号
• 5.2 信息量与C0 复杂度的统计分析
• 5.2.1 t检验
• 5.2.2 Pearson相关系数
• 5.2.3 信息量统计分析
• 5.2.4 C0 复杂度统计分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结与回顾
• 6.1.1 使用信息量分析EEG信号
• 6.1.2 使用C0 复杂度分析EEG信号
• 6.2 创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文