癫痫脑电信号分析研究教学课件名师编辑PPT课件.ppt

癫痫脑电信号分析研究内容提要.研究背景.临床癫痫患者脑电信号分析.癫痫大鼠脑电信号分析实验及数据预处理近似熵分析似然同步分析.工作总结和展望.致谢（Epilepsy）是由于脑部神经细胞群异常放电引起的一过性脑功能紊乱综合症，是一种严重且较顽固的慢性疑难性脑部疾病，其发作时表现为大脑神经元群兴奋性增高以及过度同步化放电，并导致短暂性中枢神经系统功能失常。u 用一个非负数来表示一个时间序列的复杂性方法，越复杂的时间序列对应的近似熵越大。（1）（3）（2）（4）（5）（Stam，2002)：是一种一个时间序列和另一个或多个时间序列间动态相互作用的测量方法 （1）（2）（3）（4）（5）四川大学华西医学中心神经内科提供的临床癫痫患者的Video-EEG数据及相关临床信息 r不同r时ApEn与N的对应关系 无痫样放电的EEG信号参数为：参数为：(表示标准差表示标准差)，点的滑动窗，重叠点的滑动窗，重叠240点点 不同r时ApEn与N的对应关系 无痫样放电的EEG信号无痫样放电的EEG片断 相邻且有痫样放电的EEG片断 有无痫样放电EEG的ApEn比较 结果显示结果显示:无痫样放电时脑电信号的近似熵显著大于有痫样放电时脑电信号的近似熵（p=0.0020.05）;（2）不同脑功能状态间转换时 ApEncontinuous=ApEnperiod ApEncontinuous=ApEnperiod ApEncontinuous=ApEnperiod ApEncontinuous=ApEnperiod 注：*P0.01 由表可见：由表可见：不同脑功能状态间转换时不同脑功能状态间转换时无痫样放电无痫样放电 连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电 周期性痫样放电周期性痫样放电ApEn显著降低（显著降低（p0.05）复杂的混沌状态复杂的混沌状态 简单的同步活动简单的同步活动1 1、该两种状态间神经元群的活动可能无差异；、该两种状态间神经元群的活动可能无差异；2 2、ApEnApEn可能不能反映该状态间神经元群活动的可能不能反映该状态间神经元群活动的差异。差异。验证了临床癫痫患者脑电信号验证了临床癫痫患者脑电信号的的ApEnApEn分析结果分析结果 三种脑功能状态下约三种脑功能状态下约45s脑电信号的近似熵随时间的演化脑电信号的近似熵随时间的演化不同脑功能状态间转换时不同脑功能状态间转换时无痫样放电无痫样放电 连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电 周期性痫样放电周期性痫样放电左右左右ECoG的的ApEn显著增加显著增加（p0.01）左右左右ECoG和和EHG的高节律的高节律（）的）的ApEn显著降低显著降低（p0.05）左右左右ECoG和和EHG的的ApEn显著降低显著降低（p0.05）脑功能状态转换时的脑功能状态转换时的ApEnApEn主要取决于较高主要取决于较高节律节律ApEnApEn的变化的变化癫痫波癫痫波发放终止可能与发放终止可能与低节律脑电活动同步低节律脑电活动同步增加有关增加有关节律快波（节律快波（2 24.5Hz4.5Hz）成分的）成分的相对含量显著增多（相对含量显著增多（p0.05p0.05）能量能量分析分析脑功能状态转换时的脑功能状态转换时的ApEnApEn主要取决于较高主要取决于较高节律节律ApEnApEn的变化的变化节律的快波（节律的快波（2 24.5Hz4.5Hz）成分增多？）成分增多？1.0.530Hz的分析：证实了痫样放电时相关脑区神经元群活动从复杂的混沌状态趋向于简单的同步活动；随时间演化的ApEn分析进一步证明了近似熵可以鉴别背景脑电信号和痫样放电；2.分频段的分析（不同脑功能状态间转换时）：连续性痫样放电时ECoG中节律的快波成分显著增多；可以推测在脑功能状态发生转换时各脑区脑电信号ApEn的变化主要取决于高节律ApEn的变化；痫样放电的终止，可能与低节律脑电活动的同步性增强有关；由、，我们推测节律在痫样放电过程中可能起着更重要的作用。无痫样放电与连续性痫样放电无痫样放电与连续性痫样放电 连续性痫样放电与周期性痫样放电连续性痫样放电与周期性痫样放电 LCLH*SynonSyperiod RCRH*SynonSycontinuous Sycontinuous=Syperiod LCRC*SynonSycontinuous Sycontinuous=Syperiod LHRH*SynonSyperiod 注：*P0.01；*P0.05）（2）不同脑功能状态之间转换：脑区间的同步性有显著性差异（p0.05）注：*P0.01；*P0.05 由表可见：由表可见：不同脑功能状态间转换时不同脑功能状态间转换时无痫样放电无痫样放电 连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电 周期性痫样放电周期性痫样放电LCLH、LHRH（p0.01）RCRH、LCRC（p0.05）的同步性均显著增强的同步性均显著增强LCLH、LHRH的同的同步性显著步性显著降低降低（p0.05）反映了痫样放电的产生是由大量反映了痫样放电的产生是由大量神经元群过度同步放电所致。神经元群过度同步放电所致。由匹罗卡品诱导的痫样放电活动中，左侧海马可由匹罗卡品诱导的痫样放电活动中，左侧海马可能起着更重要的作用能起着更重要的作用（左侧优势现象左侧优势现象）约约33s三种脑功能状态的似然同步随时间的演化三种脑功能状态的似然同步随时间的演化（1）相同脑功能状态 无痫样放电无痫样放电 连续性痫样放电连续性痫样放电 周期性痫样放电周期性痫样放电 与与 SySy*SySy*SySy Sy=Sy Sy=Sy 与与*SySy Sy=Sy Sy=Sy 注：*P0.01；*P0.05 由表可见：由表可见：相同脑功能状态相同脑功能状态无痫样放电无痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电周期性痫样放电周期性痫样放电节律的同步性显著节律的同步性显著高于高于、节律节律的同步性的同步性节律的同步性显著节律的同步性显著低于低于、节律的同节律的同步性步性各节律的同步性间无各节律的同步性间无显著性差异显著性差异在痫样放电前在痫样放电前节律节律可能已先于其它节律可能已先于其它节律产生了类似于痫样放产生了类似于痫样放电的同步现象电的同步现象 痫样放电过程中较高节律的同步痫样放电过程中较高节律的同步化可能占优势化可能占优势节律与其它节律的同步性差异可以区分不同的脑功能状态节律与其它节律的同步性差异可以区分不同的脑功能状态（2）不同脑功能状态间转换时无痫样放电与连续性痫样放电无痫样放电与连续性痫样放电 连续性痫样放电与周期性痫样放电连续性痫样放电与周期性痫样放电 节律节律*SynonSycontinuous Sycontinuous=Syperiod 节律节律*SynonSyperiod 节律节律*SynonSyperiod 节律节律*SynonSyperiod 节律节律*SynonSyperiod 注：*P0.01；*P0.05 由表可见：由表可见：不同脑功能状态间转换时不同脑功能状态间转换时无痫样放电无痫样放电 连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电连续性痫样放电 周期性痫样放电周期性痫样放电左右皮层和海马脑电信号各左右皮层和海马脑电信号各节律的同步性均显著节律的同步性均显著增强增强节律的同步性无显节律的同步性无显著性变化著性变化其余各节律的同步性其余各节律的同步性均显著均显著降低降低 低节律（低节律（、）段的同）段的同步性增强的程度低于高节步性增强的程度低于高节律（律（、）段）段 在痫样放电过程中脑电信号在痫样放电过程中脑电信号高节律（高节律（、）同步）同步性增强可能占主导地位性增强可能占主导地位 在痫样放电后期，高节律脑在痫样放电后期，高节律脑电活动的复杂度增加早于痫电活动的复杂度增加早于痫样放电的终止样放电的终止 结合相同脑功能状态下的分结合相同脑功能状态下的分析结果析结果（1）Yang Xia;Hongmei Yan;Dezhong Yao;Andrew C.N Chen.Hippocampus:the origin of pilocarpine-induced epilepsy.12th ECCN congress.Stockholm.2005.5.（录用）（2）Xia Yang;Yan Hongmei;Wu Hongyi;You Zili;Yao Dezhong.Synchronization analysis of EEG signal between cortex and hippocampus of pilocarpine-induced epileptic rat.27th Annual Iternational Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBS).ShangHai 2005.9.(Submit)1.不同频段脑电信号的近似熵分析；2.似然同步用于大鼠模型脑电信号分析；3.研究结果提示在该模型中，可能存在痫样放电的左侧优势现象，这一现象在癫痫动物模型研究中尚未见报道，值得进一步研究。（1）WU Hongyi;XIA Yang;LAI Yongxiu;Yao dezhong.Study of Epileptic EEG Using Bispectrum Analysis.Proceedings of International Conference on Neural Interface and Control.26-28 may 2005.WuHan China.119-122.（2）Hongyi Wu;Yang Xia;Hongmei Yan;and Dezhong Yao.Bispectrum analysis and its normalization of epileptic Rats EEG.27th Annual Iternational Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBS).ShangHai.2005.9.(Submit)