康复运动中的脑肌电特征分析

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目康复运动中的脑肌电特征分析作者姓名牛小辰学科专业检测技术与自动化装置指导教师谢平教授2015年5月中图分类号：TP391.41学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文康复运动中的脑肌电特征分析硕士研究生：牛小辰导师：谢平教授申请学位：工学硕士学科专业：检测技术与自动化装置所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinDetectionTechnologyandAutomaticEquipmentTHEANALYSISOFEEG-EMGFEATURESFORRE

2、HABILITATIONEXERCISEbyNiuXiaochenSupervisor:PrefessorXiePingYanshanUniversityMay，2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《康复运动中的脑肌电特征分析》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《康复运动中的脑肌电特征分析》系本人在燕山大

3、学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-摘要摘要神经生理分析已经成为神经康复科学领域新的研究热点。在人体运动的神经控制过程中，大脑感觉运动皮层与肌肉之间的控制反馈联

4、系发挥着至关重要的作用，这种联系分别体现在脑电信号(Electroencephalogram,EEG)、肌电信号(Electromyography,EMG)以及脑肌电信号间的不同层次同步现象上。脑电信号特征和脑肌电信号同步性可以反映大脑功能控制原理以及与肌肉间的功能联系，从系统的层面理解运动控制过程以及运动障碍的病理机制，为揭示运动控制过程中神经网络的协同工作方式提供了理论依据，也为神经康复运动的功能状态评价提供新方法。近年来传统临床康复医学结合神经生理学理论发展出的康复疗法因其优越的安全性、有效性和经济性而备受关注。然而目前这些新兴疗法的具体康复机理尚待研究，从神经元群震荡的角度进行探索有助

5、于理解其内在的康复机制。本文主要针对运动想象/运动观察以及步行训练三种康复运动模式下的脑电及脑肌电信号进行分析研究，以进一步探索大脑与肌肉的运动控制及感觉反馈机理，为运动想象/观察和步行训练在康复领域中的广泛应用提供神经生理依据。首先，讨论大脑的基本结构和工作原理，介绍脑电和肌电信号的产生原理及其特点，总结了脑电信号和肌电信号分析的研究现状，讨论了目前常用的脑电、肌电预处理算法，对比分析了脑电信号时频特征提取和脑肌电同步特征分析的常用方法及其各自特点。对于运动想象和运动观察任务中的脑电信号特征提取，针对脑电信号的非平稳动力学特征，结合小波变换对其进行时频能量谱分析并提取事件相关去同步/同步化(

6、Event-RelatedDesynchronization/Synchronization,ERD/ERS)时频特征，并对信号特征进行量化表述，对10名健康被试左右手运动想象/观察任务下的脑电信号进行分析。对于行走过程中的脑肌电同步特征分析，同步采集10名健康被试正走和倒走过程中脑电和肌电信号，首先采用一致性算法分析两种任务下的脑肌电频域同步特征；进一步采用格兰杰因果分析提取脑肌电信号间的方向性耦合特征；最后结合小波变换提出时频格兰杰因果算法，以描述行走过程中脑肌电的时域-频域同步特征。-V-燕山大学工学硕士学位论文关键词：脑肌电同步；运动想象；运动观察；格兰杰因果-VI-AbstractA

7、bstractNeurophysiologyanalysishasbeenthenewhotspotonneurologicalrehabilitationsciencefield.Duringtheneuralcontrolprocessingofhumanmovement,thecontrolandfeedbackbetweenbrainandmuscleplayimportantroles,