慢性痛认知与治疗的脑电信号分析

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1、博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目慢性痛认知与治疗的脑电信号分析作者姓名王娟学科专业控制科学与工程指导教师李小俚教授2015年5月中图分类号：Q819学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学博士学位论文慢性痛认知与治疗的脑电信号分析博士研究生：王娟导师：李小俚教授申请学位：工学博士学科专业：控制科学与工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlScienceandEngineeringEEGSIGNALSANALYSISOFCH

2、RONICPAINCOGNITIONANDTREATMENTbyWangJuanSupervisor:ProfessorLiXiaoliYanshanUniversityMay,2015燕山大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《慢性痛认知与治疗的脑电信号分析》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读博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

3、月日燕山大学博士学位论文使用授权书《慢性痛认知与治疗的脑电信号分析》系本人在燕山大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。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

4、：年月日摘要摘要慢性痛发病率高、分布范围广、治疗耗时长以及不尽人意的治疗效果使得慢性痛不仅是健康问题，更是社会和经济问题。长期的痛感使得慢性痛患者大脑结构和功能发生改变进而导致各种认知功能的异常。对慢性痛发展和病理特征的理解有助于慢性痛的早期干预和有效治疗。慢性痛是大脑的一种持续痛记忆，而脑电是理解大脑的窗户。因此，应用脑电信号研究慢性痛发展中不同阶段的痛记忆特征以及认知任务下慢性痛患者的病理特征，进一步理解新的慢性痛治疗手段的机理，对慢性痛的有效治疗具有重要的临床意义。本论文致力于研究慢性痛不同发展阶段下的脑电信号特征，分析慢性痛与认

5、知相关的病理特性，探索艾灸治疗慢性痛的效果与大脑神经活动的关系，主要开展了以下研究工作：1.通过大鼠慢性痛造模实验模拟慢性痛发展过程，采用相对功率谱和一致性方法分析在不同造模时间激光刺激下的脑电数据，比较慢性痛不同发展阶段上慢性痛大鼠和对照组大鼠在δ、θ、α、β和γ频段上的功率谱特性和一致性网络特征，提出伤害性刺激诱发的神经活动介导慢性痛发展中痛记忆的形成，发现了不同频段神经活动与慢性痛发展中痛记忆形成的对应关系。2.在理解了慢性痛发展过程的神经活动变化特征基础上，进一步研究了慢性痛患者的认知病理特征。基于小波变换和平行因子相结合的方法

6、，比较了慢性痛患者和健康被试在体感痛刺激和非痛刺激下诱发的脑电信号的时间、频率、空间特征，分析了脑电信号诱发频率与被试年龄之间的相关性。针对oddball范式进一步比较慢性痛患者和健康被试的相位同步差异，发现了慢性痛患者认知功能异常和参与痛处理的脑区内神经活动以及脑区之间相位同步连接的增强有关，对临床上慢性痛治疗具有指导意义。3.基于sLORETA源定位分析方法，研究了临床上慢性腰背痛患者在艾灸治疗前、中、后三个阶段大脑皮层电流源密度的分布特性。以热敏反应和非热敏反应为艾灸镇痛的临床疗效标签，分别比较热敏和非热敏反应的患者在艾灸镇痛前、

7、中、后的电流密度分布差异，发现艾灸治疗慢性痛的临床效果与大脑神经活动的调制有关，艾灸镇痛主要是对前额区、次级体感皮层和扣带区β频段神经活动进行抑制。-I-燕山大学工学博士学位论文4.针对临床上部分慢性痛患者对艾灸镇痛不具有热敏反应的现象，本文进一步利用似然同步分析和图论分析，研究了热敏和非热敏慢性痛患者的全局同步强度和网络特征差异，发现非热敏反应患者的大脑网络连接比热敏反应患者具有更好的鲁棒性，而且艾灸镇痛加强了热敏反应患者大脑中与愉悦情绪相关的网络连接。关键词：慢性痛；脑电信号；痛记忆；痛认知；艾灸治疗-II-AbstractAbst

8、ractChronicpainhasthecharcteristicsofhighincidence,widedistribution,longtreatmenttime,andunsatisfiedcur