基于皮质脑电分析的大脑功能区定位算法研究

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1、硕士学位论文基于皮质脑电分析的大脑功能区定位算法研究作者姓名符琼琳学科专业生物医学工程指导教师黄岳山副教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2015年4月StudyontheAlgorithmsofECoGAnalysisBasedFunctionalMappingofBrainADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FuQionglinSupervisor：Prof.HuangYueshanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：R318

2、学校代号：10561学号：201220116872华南理工大学硕士学位论文基于皮质脑电分析的大脑功能区定位算法研究作者姓名：符琼琳指导教师姓名、职称：黄岳山副教授申请学位级别：学术型硕士学科专业名称：生物医学工程研究方向：医学生理信号处理论文提交日期：2015年4月20日论文答辩日期：2015年6月1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：委员：华南理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所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

3、对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权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，即：研究生在校攻读学位期间论文工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门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同

4、意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人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。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要如何在术中最大限度地切除病灶并保护周边正常功能皮层是神经外科医生面临的重要问题，但是目前常用于术中功能区定位的皮层电刺激法在速度、安全性等方面已不能满足手术的需求。因此进行准确、快速、安全的术中大脑皮层功能区定位方法的研究具有明确的医学临床应用背景和重大意义。本文先对单个功能

5、区定位特征进行分析，再分别进行了基于mu节律的大脑皮质运动区和基于highgamma频带的语言区定位特征研究；然后以多个节律在任务前后的能量变化为特征，设计了基于小波分析和支持向量机的特征提取与识别算法，进行大脑皮质多个功能区的定位分析。首先，进行了大脑运动功能区mu节律的特征研究。按照特定节律研究特定功能区的思路，先对运动功能区脑电进行功率谱分析，再选择mu节律作为运动区的特征节律，进行了运动区功能定位分析。结果表明用mu节律的ERD现象研究运动区定位具有一定的可行性。其次，进行了大脑语言功能区highgamma的特征研究。同样按照特定节律研究特定功能区的思路，先对

6、比分析语言区中命名功能区静息态和任务态脑电的对数功率谱，再设计特征量进行语言区功能定位分析。结果表明用highgamma频带内的对数功率谱变化研究语言区定位也具有一定的可行性。最后，进行了基于多节律特征量的功能区定位研究。先分析了“特定节律研究特定功能区”思路在定位大脑多个功能区时存在的局限，再提出了基于多节律特征的多个功能区定位方法。该研究以多节律在任务前后的能量变化为特征，设计了基于小波分析和支持向量机的特征提取与识别算法，并通过运动、感觉、Broca语言、命名语言功能区以及非功能区的脑电样本对该算法进行验证。验证结果显示，该定位方法中的算法能有效检测出运动、感觉

7、、Broca语言、命名语言功能区以及非功能区的脑电样本，总体识别准确率为93.12%，而且整个处理过程耗时约5分钟。结果表明：该方法在定位大脑多个功能区时具有可行性和高效性，为进一步实现准确、快速、安全的术中大脑功能定位提供了新思路。关键词：术中功能定位；mu节律；highgamma频带；小波变换；支持向量机IAbstractResectingthelesionstomaximumaswellasprotectingthenormalbraintissuessurroundingthelesionsplaysanimportantroleinneur