睡眠脑电非线性动力学特性及sas检测研究

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1、博士学位论文睡眠脑电非线性动力学特性及SAS检测研究作者姓名周静学科专业生物医学工程指导教师吴效明教授所在学院生物科学与工程学院论文提交日期2015.10.15StudyonNonlinearityofSleepEEGandDetectionofSleepApneaSyndromeADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：ZhouJingSupervisor：Prof.WuXiaomingSouthChinaUniversityofTechnologyGu

2、angzhou,China分类号：R318学校代号：10561学号：201010105123华南理工大学博士学位论文睡眠脑电非线性动力学特性及SAS检测研究作者姓名：周静指导教师姓名、职称：吴效明教授申请学位级别：博士学科专业名称：生物医学工程研究方向：医学信号检测与处理论文提交日期：2015年10月15日论文答辩日期：2015年12月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：欧陕兴委员：卢广文、吴效明、吴建华、刘琼华南巧工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究

3、所取得的研究成果。除了文中特别加ＬＡ际注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中巧明确方式标明。本入完全意识到本薦明的法律后果由本人承担。■。／作者签名：日期：沪Ｋ年月巧令学位论文版极使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文王作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查園（除在保密期内的保密论文外）；学校

4、可巧公布学位论文的全郭或部分内容，可Ｗ允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位一致论文。本人电子文挡的内容和纸质论文的内容相。本学位论文属于；□保密—，在年解密后适用本授权书。，它ｆ不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的孽位浏览；同意将本入学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内＇＇—容。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）８口＞．／作者签名：＞化日期；／。；作、处导指教师签名日期ＷＪ；：

5、作者联址系电话电子邮箱联系地邮编）；（含摘要睡眠是人类最重要的生理活动。随着现代生活节奏的加快及生活方式的改变，各种睡眠障碍疾病的发生机率大大增加。睡眠呼吸暂停综合征（SAS）是一种发病率很高的睡眠障碍疾病，不仅严重危害人类健康，是高血压、心肌梗死等心脑血管疾病的的独立危险因素，同时给家庭和社会带来巨大隐患。由于基于多导睡眠图（PSG）的传统SAS检测方法昂贵、复杂及给患者带来不适，研究者们试图通过对单一或少量生理信号利用信号处理方法提取SAS的特征，研究可以替代PSG的SAS检测方法。脑电反映大脑组织的电活动及大脑的功能状态，是描述

6、睡眠过程最直观的参数。本研究拟采用非线性方法，对睡眠过程中脑电的非线性动力学特性进行研究，并提取SAS患者的脑电非线性动力学指标，从而实现SAS患者的自动检测。选择6名SAS患者和6名健康志愿者（Normal）的睡眠脑电作为研究对象。首先对睡眠脑电的噪声去除算法进行了深入研究，利用小波阈值法和独立分量分析(ICA)算法对睡眠脑电的心电伪迹进行去除，与传统伪迹减法相比，独立分量分析算法信噪比明显提高，而小波去噪法计算速度快，有效抑制了脑电中的白噪声，能较好的保留原信号的特征尖峰点；论文基于互信息法理论完善，适于研究非线性序列，而Cao法所需数

7、据量小，计算效率高等特点，采用互信息法确定延迟时间，Cao法计算嵌入维数，对睡眠脑电进行了相空间重构；并采用IAAFT替代数据法对其非线性进行验证，研究证实两组的脑电信号均具有混沌性特性，适于用非线性方法进行分析。本文从混沌的分形特性和序列复杂度特性的四个非线性参数对睡眠脑电进行了研究：（1）利用关联维研究睡眠脑电的分形特性。研究发现，SAS组和Normal组睡眠脑电的关联维从觉醒、浅睡到深睡阶段，随着睡眠加深，其关联维均逐渐减小，但到REM快速眼动期时，关联维又上升至觉醒和浅睡期的水平；同时SAS组的关联维在四个睡眠阶段均显著低于Norm

8、al组（p<0.01）。关联维是描述混沌自由度的分形维参数，表征系统的确定性和规律程度。关联维的变化趋势说明随着睡眠加深，大脑细胞活跃程度逐渐下降，活动自由度减少；而关联维在两组