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1、阿爾茨海默病綜述 阿爾茨海默?。ˋD）是一種起病隱匿的進行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現(xiàn)為特征，病因迄今未明。65歲以前發(fā)病者，稱早老性癡呆；65歲以后發(fā)病者稱老年性癡呆。 一．發(fā)病機理：該病可能是一組異質性疾病，在多種因素（包括生物和社會心理因素）的作用下才發(fā)病。從目前研究來看，該病的可能因素和假說多達30余種，如家族史、女性、頭部外傷、低教育水平、甲狀腺病、母育齡過高或過低、病毒感染等。下列因素與該病發(fā)病有關： 1.家族史 絕大部分的流行病學研究都提示，家族史是該病的危險因素。某些患

2、者的家屬成員中患同樣疾病者高于一般人群，此外還發(fā)現(xiàn)先天愚型患病危險性增加。進一步的遺傳學研究證實，該病可能是常染色體顯性基因所致。最近通過基因定位研究，發(fā)現(xiàn)腦內淀粉樣蛋白的病理基因位于第21對染色體?？梢姲V呆與遺傳有關是比較肯定的。 先天愚型（DS）有該病類似病理改變，DS如活到成人發(fā)生該病幾率約為100%，已知DS致病基因位于21號染色體，乃引起對該病遺傳學研究極大興趣。但該病遺傳學研究難度大，多數(shù)研究者發(fā)現(xiàn)患者家庭成員患該病危險率比一般人群約高3~4倍。St.George-Hyslop等（1989）復習了該病家系研究資料，發(fā)現(xiàn)家庭成員患該病的危險，父母為14.4%；同胞為3.8%～13.

3、9%。用壽命統(tǒng)計分析，F(xiàn)AD一級親屬患該病的危險率高達50%，而對照組僅10%，這些資料支持部分發(fā)病早的FAD，是一組與年齡相關的顯性常染色體顯性遺傳；文獻有一篇僅女性患病家系，因甚罕見可排除X-連鎖遺傳，而多數(shù)散發(fā)病例可能是遺傳易感性和環(huán)境因素相互作用的結果。 與AD有關的遺傳學位點，目前已知的至少有以下4個：早發(fā)型AD基因座分別位于2l、14、1號染色體。相應的可能致病基因為APP、S182和STM-2基因。遲發(fā)型AD基因座位于19號染色體，可能致病基因為載脂蛋白E（APOE）基因。 2.一些軀體疾病 如甲狀腺疾病、免疫系統(tǒng)疾病、癲癇等，曾被作為該病的危險因素研究。有甲狀腺功能減退史

4、者，患該病的相對危險度高。該病發(fā)病前有癲癇發(fā)作史較多。偏頭痛或嚴重頭痛史與該病無關。不少研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥史，特別是老年期抑郁癥史是該病的危險因素。最近的一項病例對照研究認為，除抑郁癥外，其他功能性精神障礙如精神分裂癥和偏執(zhí)性精神病也有關。曾經(jīng)作為該病危險因素研究的化學物質有重金屬鹽、有機溶劑、殺蟲劑、藥品等。鋁的作用一直令人關注，因為動物實驗顯示鋁鹽對學習和記憶有影響；流行病學研究提示癡呆的患病率與飲水中鋁的含量有關?？赡苡捎阡X或硅等神經(jīng)毒素在體內的蓄積，加速了衰老過程。 3.頭部外傷 頭部外傷指伴有意識障礙的頭部外傷，腦外傷作為該病危險因素已有較多報道。臨床和流行病學研究提示嚴重腦外傷可能

5、是某些該病的病因之一。 4.其他 免疫系統(tǒng)的進行性衰竭、機體解毒功能削弱及慢病毒感染等，以及喪偶、獨居、經(jīng)濟困難、生活顛簸等社會心理因素可成為發(fā)病誘因。 2該病起病緩慢或隱匿，病人及家人常說不清何時起病。多見于70歲以上（男性平均73歲，女性為75歲）老人，少數(shù)病人在軀體疾病、骨折或精神受到刺激后癥狀迅速明朗化。女性較男性多（女∶男為3∶1）。主要表現(xiàn)為認知功能下降、精神癥狀和行為障礙、日常生活能力的逐漸下降。根據(jù)認知能力和身體機能的惡化程度分成三個時期。 二．臨床早期評估 A.出現(xiàn)早期和顯著的情景記憶障礙,包括以下特征 1.患者或知情者訴有超過6個月的緩慢進行性記憶減退。 2.

6、測試發(fā)現(xiàn)有嚴重的情景記憶損害的客觀證據(jù):主要為回憶受損，通過暗示或再認測試不能顯著改善或恢復正常。 3.在AD發(fā)病或AD進展時,情景記憶損害可與其他認知功能改變獨立或相關。 支持性特征: B.顳中回萎縮 使用視覺評分進行定性評定（參照特定人群的年齡常模），或對感興趣區(qū)進行定量體積測定（參照特定人群的年齡常模），磁共振顯示海馬、內嗅皮質、杏仁核體積縮小。 C.異常的腦脊液生物標記 β淀粉樣蛋白1-42（Aβ1-42）濃度降低,總Tau蛋白濃度升高，或磷酸化Tau蛋白濃度升高，或此三者的組合。 將來發(fā)現(xiàn)并經(jīng)驗證的生物標記。 D.PET功能神經(jīng)影像的特異性成像 雙側顳、頂葉葡萄糖代

7、謝率減低。 其他經(jīng)驗證的配體，包括匹茲堡復合物B或1-{6-[（2-18F-氟乙基）-甲氨基]-2-萘基}-亞乙基丙二氰（18F-FDDNP）。 E.直系親屬中有明確的AD相關的常染色體顯性突變。 排除標準： 病史：突然發(fā)??；早期出現(xiàn)下列癥狀：步態(tài)障礙，癲癇發(fā)作，行為改變。 臨床表現(xiàn)：局灶性神經(jīng)表現(xiàn)，包括輕偏癱，感覺缺失，視野缺損；早期錐體外系癥狀。 其他內科疾病，嚴重到足以引起記憶和相關癥狀：非AD癡呆、嚴重抑郁、腦血管病、中毒和代謝異常，這些還需要特殊檢查。與感染性或血管性損傷相一致的顳中回MRI的FLAIR或T2信號異常。 第1期 　　第1期(病期1～3年)：主要表現(xiàn)為學

8、會新知識有障礙，遠期回憶能力有損害。視空間技能損害表現(xiàn)為圖形定向障礙，結構障礙。語言障礙表現(xiàn)為列述一類名詞能力差，命名不能。人格障礙表現(xiàn)為情感淡漠。偶有易激惹或悲傷。運動系統(tǒng)正常。EEG和CT檢查表現(xiàn)均正常?！? 第2期　 　　第2期(病期2～10年)：記憶力障礙表現(xiàn)為近及遠記憶力明顯損害。視空間技能損害表現(xiàn)為構圖差?？臻g定向障礙。語言障礙表現(xiàn)為流利型失語。計算力障礙表現(xiàn)為失算。運用能力障礙表現(xiàn)為意想運動性失用。人格障礙表現(xiàn)為漠不關心，淡漠。運動系統(tǒng)表現(xiàn)為不安，EEG表現(xiàn)為背景腦電圖為慢節(jié)律，CT表現(xiàn)為正?；蚰X室擴大和腦溝變寬。　　 第3期 　　第3期(病期8～12年)：此期表現(xiàn)

9、為智能嚴重衰退，運動功能障礙表現(xiàn)為四肢強直或屈曲姿勢，括約肌功能損害表現(xiàn)為尿、便失禁。EEG表現(xiàn)為彌散性慢波，CT表現(xiàn)為腦室擴大和腦溝變寬。 三．腦電學評估 AD的EEG表現(xiàn)為α波減少、θ波增高、平均頻率降低的特征。但14%的患者在疾病早期EEG正常。EEG用于AD的鑒別診斷，可提供朊蛋白病的早期證據(jù)，或提示可能存在中毒-代謝異常、暫時性癲癇性失憶或其他癲癇疾病。 四．腦電特點 腦電波的分類 腦電波就是通過電極記錄下來的腦細胞群的自發(fā)性、節(jié)律性電活動。以腦細胞電活動的時間為橫坐標、電位為縱坐標，這樣把時間與電位的相互關系記錄下來的就是腦電圖。正常的自發(fā)腦電一般處于幾微伏到75微伏之間

10、。而由心理活動所引起的腦電信號比自發(fā)腦電信號更為微弱，一般在2到10微伏之間，它通常被淹埋在自發(fā)電位中，其成分不規(guī)則而復雜。腦電波的波形近似于正弦波。它主要是由腦皮質層大量的神經(jīng)元同時發(fā)生突觸后的電位變化所引起。一般腦電信號見下圖。 腦電信號 在安靜狀態(tài)下，大腦皮層神經(jīng)細胞自發(fā)地表現(xiàn)出持續(xù)的節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動。它指在沒有特定人為刺激的條件下，大腦細胞本身出現(xiàn)的電活動。節(jié)律是由頻率大體一致的波構成的腦電圖。正常成年人的腦電圖的波形、頻率、波幅和位相等都具有一定特點。人體依其個體差異，身體狀況，腦電圖的特征都會有所不同。傳統(tǒng)上，對腦電圖的波形分類主要是依據(jù)其頻率的不同由人

11、工劃分的。通常說來，頻率慢的其波幅比較大，而頻率快的其波幅就比較小。一般按照頻率進行分類以表示各種成分。目前共有幾種不同的分法，其中以下兩種分法是最常用的,本文根據(jù)的是和田豐治的分法[40]。 和田豐治分類：δ波 0.5-3Hz, θ波4-7Hz, α波8-13Hz, β波13-30Hz, γ波>31Hz； Walter分類：δ波 0.5-3.5Hz, θ波4-7Hz,α波8-13Hz, β波14-25Hz, γ波>26Hz。 α波 健康人α波的平均振幅在30-50微幅，主要分布于頂枕區(qū)，一般呈正弦樣波。大多數(shù)健康成人的腦電以α波為主要成分，在覺醒安靜閉眼狀態(tài)時出現(xiàn)的數(shù)量最多且振幅也

12、最高。當進入睡眠時，α波完全消失。清醒睜眼時或注意集中時其幅值降低，并由較高頻率的β波代替。以α波的頻率為基準，比α波頻率慢的叫慢波，比α波頻率快的叫快波。 β波 β波的頻率范圍為14~30Hz，波幅范圍為5～30μV，它遍及整個大腦，以額葉和中央?yún)^(qū)最為顯著。光刺激能使β波受到抑制，β波與精神緊張及情緒激動有關，它們在期望和緊張狀態(tài)下加強。 θ波 θ波的頻率為4~7Hz，波幅范圍為10～40μV，兩側對稱，顳葉較明顯，一般困倦時出現(xiàn)，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制狀態(tài)的表現(xiàn)。健康成人腦電圖中僅散在出現(xiàn)少量θ波。θ波是正常兒童腦電圖中主要成分，成人腦電圖中出現(xiàn)θ波表示為不正常波。θ波出現(xiàn)與精神狀態(tài)

13、有關，在意愿受到挫折或抑郁時易出現(xiàn)，并可持續(xù)20～60秒之久，精神愉快時就消失。在老年期和病理狀態(tài)下θ波是很常見的波形。 δ波 δ波出現(xiàn)在熟睡、嬰兒及嚴重器質性腦病患者中，幅值在100微幅左右。該波只能在皮質內發(fā)生，而不受腦的較低級部位神經(jīng)的控制。 γ波 γ波為30～60Hz頻率范圍內的腦電活動，波幅較低，在額區(qū)和前中央?yún)^(qū)最為明顯。 現(xiàn)在，基于EEG的腦機接口主要集中在兩個方向[41]：誘發(fā)的信號和自發(fā)的信號。當某個異常事件發(fā)生后的300ms左右，將會檢測出一個被叫做P300的電波峰值；當眼睛受到光或圖像刺激后，視覺皮層將會產(chǎn)生視覺誘發(fā)電位。這兩類信號可以通過誘發(fā)產(chǎn)生，并且判斷準確率較

14、高，但是缺點是需要外界刺激，并且依賴人體本身的某些知覺才能工作。而當某側肢體運動或者僅僅是想象其運動時同側的腦區(qū)產(chǎn)生的事件相關同步電位、通過反饋訓練可以自主控制的皮層慢電位和自發(fā)的阿爾法、貝塔等腦電信號雖然不需要外界刺激，但是需要大量的特殊訓練和適應過程。 五．腦電采集電路設計 一 腦電信號采集原理 分析腦電信號，掌握腦電信號的特征，對于設計出準確、有效的腦電信號采集電路至關重要。首先，可以從中選擇出攜帶最多信息量的信號；其次，可以針對特定的信號研究出相應的信號處理算法。 1．1 腦電波的特征及基本組成 腦電信號的特點主要有三個：頻率主要集中在低頻段100 Hz范圍內；信號微

15、弱，一般在50μV或更??；信號的源阻抗高，易于受外界信號干擾。成年人的腦電信號幅度范圍一般在10～50μV之間，頻率范圍在0．5～30 Hz之間。 1．2 腦電信號采集原理及方法 目前，對于腦電信號的測量，在時間的維度上，可以獲得很高的解析率。然而，在空間的維度上，得到的分辨率卻很低，這依賴于在頭皮上安置電極的數(shù)量。本系統(tǒng)使用16路電極提取腦電信號，采樣頻率為1 000 Hz。由于腦電信號的固有特性及環(huán)境因素使得腦電信號背景噪聲比較復雜，有50 Hz工頻干擾、心電偽跡、肌電干擾、基線漂移、電極與皮膚的接觸噪聲以及周圍其他儀器的電磁干擾等。因此，要求采集系統(tǒng)具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低

16、噪聲放大，并能從強噪聲中提取弱信號的高質量濾波措施等。 腦電信號通常是通過在頭皮表面放置一些電極來采集的。常用的電極種類有銀管電極、針電極和粘連電極等，本系統(tǒng)使用銀管電極，以實現(xiàn)頭皮與腦電測量設備之間的連接。為了加強連通性和導電性，在電極與皮膚之間涂一些生理鹽水。電極的放置采用國際10-20系統(tǒng)電極放置法。 2 腦電信號采集電路設計 腦電信號采集電路包括：腦電信號放大、濾波、A／D轉換及USB接口電路四部分，總體構成如圖1所示。 2．1 腦電信號的前置放大電路設計 信號放大檢測電路是本系統(tǒng)一個非常重要的環(huán)節(jié)。它為后續(xù)數(shù)據(jù)采集和處理分析做了硬件上的準備。本系統(tǒng)采用高精度儀

17、用放大器AD8221作為前置放大電路，具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲和抗干擾能力強等特點。當電極和皮膚接觸時，可以產(chǎn)生幾十毫伏的極化電位，所以前置放大器的放大倍數(shù)不能太大，以免造成電路的飽和。 2．2 高低通濾波器及二次放大電路設計 高低通濾波主要有兩個作用： (1)去除腦電信號頻率范圍以外的無用信號，達到抗干擾的作用； (2)起到防混疊濾波的作用。為了不丟失有用信號，設計了截止頻率為120 Hz的低通濾波電路和截止頻率為0．5 Hz的高通濾波電路。 低通濾波電路(見圖2)使用AD8674芯片的U1A和U1B兩部分組成巴特沃型二階低通濾波器，負責把120 Hz以上的無用

18、信號濾掉。高通濾波電路(見圖3)由U1C組成巴特沃型高通濾波器，負責濾除0．5 Hz以下的干擾信號。 二級放大電路使用AD8674(A，B，D部)的U1C充當放大器，因為當頻率在120 Hz以下時，AD8674的共模抑制比CMRR高達11O dB以上。通過調整R11和R14的比值，保證二級放大倍數(shù)為101倍。50 Hz工頻干擾一直是電路設計中頭痛的問題，在腦電這種微弱生物電提取系統(tǒng)中尤為突出。本文設計了由雙T網(wǎng)絡和運算放大器構成的有源雙T陷波電路來抑制50 Hz工頻干擾。 2．3 三級放大及光電隔離設計 第三級放大電路(見圖4)通過調整電阻器R19的阻值來保證經(jīng)過第三級放

19、大后，lO～50μF的微弱腦電信號將變?yōu)?～2．5 V。光電隔離電路負責把信號的采集放大部分(該部分使用電池供電)和后面的A／D轉換部分(該部分使用交流供電)隔離開，以防止兩部分信號之間相互干擾。 A／D轉換電路(見圖6)的采樣精度為16位，采樣頻率為1 000 Hz。USB控制器通過CNVST#管腳(AD7675的35號引腳)控制AD7675對每路腦電信號進行轉換，同時還通過查詢BUSY管腳(AD7675的29號引腳)來獲知AD7675當前的狀態(tài)。USB控制器還要響應主機的請求，把腦電數(shù)據(jù)及時、準確地傳送給主機。為了提高轉換的準確性，設計了采樣保持電路，負責把16路腦電信號同時鎖

20、存，然后逐一進行轉換。由于每秒產(chǎn)生32 KB(16161 000)的腦電數(shù)據(jù)，因此為了保證有足夠的空間暫時保存這些腦電數(shù)據(jù)，在CY7C68013芯片外擴充了一塊SDRAM，容量為256K16 b。 二．本研究擬采用連續(xù)子變換(Contiuous wavelet transform, CWT)對輕、中、重度AD患者的自發(fā)狀態(tài)下的腦電信號進行多尺度分析,與正常對照進行比較,提取AD腦電信號的時頻特征,子波功率譜分布特征,以子波熵(wavelet entropy,WE)來衡量腦電信號的復雜程度,采用條件采樣和相位平均技術(Conditional sampling and phase-avera

21、ge technique)提取分尺度的相位平均波形特征及不同導聯(lián)腦電信號的同步相位差和波幅差。比較輕、中、重度AD患者與正常對照之間腦電信號時頻特征、子波功率譜、子波熵、第9尺度相位平均波形的波長、不同導聯(lián)的相位差和波幅差的差異,提取有助于AD診斷和病情評估的電生理指標。方法：1.對輕、中、重度AD患者行詳細病史采集,神經(jīng)系統(tǒng)及全身查體,行簡易智能精神狀態(tài)量表(MMSE),畫鐘試驗(CDT), Hachinski缺血量表(HIS),臨床癡呆評定量表(CDR),日常生活能力量表(ADL)測評,所有患者均行頭核磁共振檢查,對中顳葉萎縮程度進行分級。對正常對照行病史采集、查體,行MMSE、MoCA、

22、ADL量表測評。2.采集輕、中、重度AD患者和正常對照,安靜清醒閉目狀態(tài)下的數(shù)字腦電信號,采樣頻率200Hz,選擇無偽差的腦電信號,以20秒數(shù)據(jù)存為一個數(shù)據(jù)模塊,用于腦電信號定量分析。3.腦電信號的定量分析分5個部分(1)采用連續(xù)子變換的方法對研究對象的腦電信號進行多尺度子波分析,共分析30個尺度,繪制子波系數(shù)等值線圖,顯示腦電信號的時頻特征。(2)根據(jù)子波系數(shù)計算腦電信號的分尺度功率,繪制不同導聯(lián)分尺度功率隨頻率分布圖,觀察腦電信號的子波功率譜分布特征。(3)根據(jù)腦電信號分尺度功率的百分比隨尺度分布的特征,提取描述腦電信號復雜程度的定量指標——子波熵。(4)以子波系數(shù)為檢測對象,用條件采樣方

23、法檢測第9尺度(對應頻率中心10Hz)腦電信號,并對腦電信號的同類事件進行相位對齊疊加平均,獲得該尺度腦電信號的相位平均波形。(5)采用同步互相關分析方法,對不同導聯(lián)同步采集的腦電信號相位平均波形進行時間相位分析,獲得不同導聯(lián)相位平均波形的相位差和波幅差。4.統(tǒng)計學分析采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包。計量資料以均數(shù)標準差(XS)表示。計數(shù)資料采用χ2檢驗。三組及以上計量資料比較采用單因素方差分析,Levene方差齊性檢驗,兩兩比較采用LSD；計量資料單因素之間相關性分析采用Pearson相關分析。顯著性檢驗標準為α=0.05。結果：(1)正常對照尺度豐富,節(jié)律性活動明顯,在10Hz,1Hz,0

24、.1Hz附近三個頻帶上形成穩(wěn)定的節(jié)律性活動,且不同尺度間腦電信號密切關聯(lián),而AD患者自發(fā)腦電信號的時頻特征表現(xiàn)為,尺度單一,節(jié)律性活動不穩(wěn)定,節(jié)律性活動在1Hz附近明顯,失去正常腦電信號的多尺度間相互關聯(lián)的時頻結構特征,AD患者腦電信號的多尺度時頻特征隨病情的加重逐漸演變。(2)正常對照自發(fā)腦電信號的子波功率譜隨頻率分布較寬,在0.1Hz、1Hz、10Hz附近存在3個低而寬的功率峰,而AD患者自發(fā)腦電信號的子波功率譜分布特征為頻率分布較窄,1Hz附近的功率峰增高,而0.1Hz、10Hz附近的功率峰降低,且隨病情的加重逐漸演變。(3)輕、中、重度AD患者自發(fā)腦電信號不同導聯(lián)的子波熵均低于正常對照

25、(P<0.01),且與AD患者MMSE評分呈正相關(P<0.01),說明認知障礙的程度越重,腦電信號的子波熵越低,腦電信號的多尺度復雜程度越低。(4)輕、中、重度AD患者自發(fā)腦電信號不同導聯(lián)第9尺度相位平均波形的波長均大于正常對照(P<0.01),且與AD患者MMSE評分呈負相關(P<0.01)。說明認知功能障礙的程度越重,第9尺度相位平均波形的波長越長,在這一尺度范圍內腦電信號的頻率越慢。(5)正常對照從枕部導聯(lián)到額部導聯(lián)存在明顯的相位差和波幅差,枕部導聯(lián)與額部導聯(lián)的相位差大約π/2相位,而AD患者自發(fā)腦電信號不同導聯(lián)第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差較正常對照減少,重度AD患者腦電信號不

26、同導聯(lián)第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差幾乎為零,這一結果與AD患者腦電信號的a節(jié)律的泛化,a節(jié)律的前移相一致。結論：基于子波變換、子波功率譜、子波熵、條件采樣和相位平均、同步互相關分析等技術建立的腦電信號多尺度分析方法適合于腦電信號的定量客觀分析和AD的臨床輔助診斷。通過對AD患者自發(fā)腦電信號的多尺度定量分析,結果表明AD患者腦電信號的時頻特征、子波功率譜分布特征、子波熵、第9尺度相位平均波形的波長、不同導聯(lián)第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差等定量特征和參數(shù)可以作為輔助AD臨床診斷和病情評估的神經(jīng)電生理指標。 六．腦電治療現(xiàn)狀 1．在腦電的早期研宄中，腦電研究的發(fā)展主要在于對癲癇病、

27、腦瘤疾病等腦部病患者的腦電研究。作為一種相當普及而且方便的技術，腦電圖在臨床以及祌科學研究中得到了廣泛的應用，可是早期的腦電圖分析，對于腦電信號的去除跡、識別干擾、提取特征等分析過程都過度的依賴于醫(yī)師的主觀認識和工作經(jīng)，效率、準確度均不理想，由于不夠客觀導致可靠性較低的分析結果，誤診及診時常發(fā)生。而電子計算機技術的發(fā)展，伴隨著腦電功率譜分析以及腦電地形圖的出現(xiàn)，改變了腦電研究的模式。人們開始提出了多種基于計算機輔助分析手段的定腦電分析方法，將復雜的腦電波形數(shù)字化處理，這種研究方法給腦電的研究帶了生機和活力。這些數(shù)字化信號處理方法主要包括相關分析以及時頻分析等。是，由于腦電信號的非平穩(wěn)性，這些分

28、析方法均有各自的局限與不足。近年來，線性動力學分析方法己經(jīng)作為一種新的思路與方法注入到腦電信號的分析當，而這正是本文敘述的主要方面。而如今，腦電分析己經(jīng)廣泛的應用于軍事、航天、生理學、心理學、認知科等研究領域。目前，腦電圖作為一種常規(guī)的臨床檢査，對腦損傷、腦部疾病、神疾病等疾病以及壓力過大、注意力分散等精神異常提供了預測、診斷、緩解、療等信息。在基礎醫(yī)學方面，由于腦電綜合反映了神經(jīng)系統(tǒng)的活動，它的研究助于對生理、病理活動中的神經(jīng)機理進行深入探討；在臨床醫(yī)學方面，腦電為些腦部疾病的診斷提供了客觀的依據(jù)，甚至為某些疾病提出了有效地治療或緩手段及方法；而在精祌病學、認知科學、心理學的研究中，腦電的研

29、宄更有著要的學術研究價值和廣闊的應用前景。 2腦電檢測現(xiàn)狀 大腦是人類思維活動的物質基礎，其主要是由神經(jīng)元和神經(jīng)質細胞組成在神經(jīng)元內，信息的傳遞是由動作電位完成，這些動作電位形成了腦電位信號1924年人類第一次在人的頭皮上記錄腦的電位信號，從此腦信號檢測和分析在世界范圍內得到廣泛開展。 目前對人體大腦病情觀察主要有三種方法： 2.1核磁共振影像(fMRI) 它的基本原理是由于人體血液中的血紅蛋白是抗磁性的，而脫氧血紅蛋白是順磁性的，當腦神經(jīng)細胞動作時，相應區(qū)域的供血流量就會發(fā)生變化，從而引起該區(qū)域磁化率的變化，因此可以觀察該部位神經(jīng)元的活動狀態(tài)。此方法主要提供腦結構形態(tài)和解剖學方而的

30、信息，其價格昂貴，但空間分辨率很高（1mm左右），時間分辨率較低（0.1~1sec）。同時fMRI的強磁場，可能對人體造成一定的損傷或副作用。 2．2正電子發(fā)射斷層掃描(PET) PET的基本原理是通過檢測核素中正負電子碰撞而產(chǎn)生的一對高能光子，從而測定核素在組織截斷面上的濃度分布，由于核素參與組織的代謝過程，所以PET是對代謝過程的檢測。PET的時間、空間分辨率都要低于fMRI，其空間分辨率是5~10mm，時間分辨率是10sec左右。由于PET進入人體的核素會產(chǎn)生放射線，所以都是對人體有損傷的檢測。 2．3臨床腦電圖(EEG)與誘發(fā)腦電位(ERP)檢測 這是基于電磁學原理的腦電成像圖

31、，它是測量腦內神經(jīng)元活動時產(chǎn)生的電場、磁場，通過對信號的分析，判斷神經(jīng)活動是否正常，也可以提供活動神經(jīng)元的位置及活動強度等信息。EEG/ERP的空間分辨率通常比不上PET與fMRI只有把電極放到檢測信號源上，才能達到PET與fMRI相似的分辨率。但它的時間分辨率很高（1ms左右），同時它可以與行為數(shù)據(jù)，特別是反應時間配合一起做實驗，以研究認知加工過程的規(guī)律，很好的配合心理認知實驗的需要。EEG還可以直接觀測腦內活動的動態(tài)變化，最重要的是它是完全無損檢測技術。 3． 繼Dietch使用傅立葉變換對EEG進行分析之后，隨之出現(xiàn)了多種時域分析、頻域分析的經(jīng)典分析方法。在最初的時候，人們使用人工時

32、域分析法來對腦電波進行分析與評價，所謂人工時域分析法，就是醫(yī)學專家利用肉眼根據(jù)臨床經(jīng)驗觀察腦電圖來完成對其分析的過程，這個方法直觀但是效率相對比較低下，而且還可能會因為主客觀因素引起一些誤判，從而使得腦電波的特征提取還停滯在一定的主觀程度。隨著技術的不斷發(fā)展以及腦電自動分析系統(tǒng)的出現(xiàn)，利用計算機來輔助分析腦電信號逐漸受到了人們的青睞。近年來，腦電信號分析領域相繼出現(xiàn)了時頻分析法、高階譜分析法、非線性分析法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法等一系列現(xiàn)代化的分析手段。對平穩(wěn)的隨機信號做處理，最常用的做法是做功率譜分析，它源自于傅里葉Fourier)變換。對于非平穩(wěn)的隨機信號，由于其不同時刻的譜值不同，故傳統(tǒng)譜分

33、析不是很適用?，F(xiàn)代信號處理中，經(jīng)常使用以短時傅立葉變換為基礎的周期法來分析非穩(wěn)信號，但這種方法也有弊端，例如它的頻率分辨率比較差、存在邊瓣泄漏以及譜估計方差大等。為了得到高分辨率的譜分析結果，一般使用參數(shù)模型譜估計方法來對腦電號進行分析，該方法適用于腦電信號的動態(tài)特性分析。在這類方法中，得到廣泛應用的是AR (Auto-Regressive)參數(shù)模型譜估汁[9|， AR系數(shù)的估計算法有Burg Algorithm^Yule Walker. Least Squares等，這些算法各有利弊。 已有的研究表明，人腦是一個非線性動力學系統(tǒng)，使用非線性分析方法來分析腦Hi 是比較可取的。由相關實驗可知，通過大腦頭皮測定的EEG信號是n個系統(tǒng)電活動的 疊加。對腦電信號可以做維數(shù)分析，所調維數(shù)分析，就是從實驗屮得到的一維EEG時 問序列屮提取n維狀態(tài)空間的信息。維數(shù)分析的過程也是進行n維狀態(tài)空間重構的過程， 但是這種分析實現(xiàn)起來復雜度比較高，影響了其應用。