睡眠脑电的非线性动力学研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要睡眠是一种重要的生理现象，人类通过睡眠，可以消除疲劳，恢复精神和体力。随着现代社会生活节奏的加快，竞争压力的日益增大，越来越多的人睡眠质量不好，甚至存在睡眠障碍，影响生活质量、工作效果和身体健康等。现在，受到人们注意的睡眠呼吸暂停综合症甚至可能危及到生命。睡眠质量问题越来越受到人们的关注。迫切需要研究对睡眠质量好坏的判断方法。另外有些潜在于身体中的疾病，特别是大脑疾病，在清醒状态下病灶不容易被发觉，而睡眠时，由于大脑对外界刺激的反应减少，就会使其显露出来，而且在不同的睡眠阶段显露的程度不同。所以对睡眠的生理及病理作一些基础性研究可为睡眠

2、质量的判断提供理论依据，进而对睡眠障碍及有关病患进行有针对性的治疗是有意义的。脑电信号是由脑的神经系统产生的一种可测的电生理反应，可无创伤测量。脑电用于睡眠研究已有很长的历史，最初是对脑电波形进行人工判读的方法，但这需要很大的工作量，且有赖于判读者的个人经验，往往夹带有主观因素，缺乏一致性客观标准。随着信号处理技术的发展，时域，频域等信号处理方法被应用到了脑电信号的分析上来，这无疑为人工判读提供了有力的帮助，但其方法还远远满足不了实际需要，还不能替代人工判读方法。因此，研究脑电信号与睡眠的关系，进一步提高利用脑电信号对睡眠质量进行自动判断的准确性和客观性仍然是

3、大家所关注的研究课题之一。近年来的研究表明脑电波是有源的、因果的、时变的、非平稳的复杂非线性动力学信号，本论文应用多种非线性方法对脑电在各种睡眠期的变化进行了分析，试图从客观量化的复杂性度量来刻划整个睡眠过程中睡眠深度的变化情况。应用的分析指标有：基于非线性动力学的相关维数；基于Lempel．Ziv算法的复杂性度量；CO、C1、C2复杂度；Pincus等提出的近似熵和Richrnan等提出的样本熵：以及基于shannon熵概念的功率谱熵和小波熵等。通过对不同实验条件下应用多种方法对睡眠脑电信号进行分析，表明以上方法在监测脑电信号时各有优缺点，脑电信号的上述各种

4、方法，已在临床上开始应用，但是一些新方法的推广普及应用还有待大量的工作。关键词：脑电波；睡眠分期；复杂度；近似熵；样本熵；功率谱熵；小波熵江苏大学硕士学位论文ABSTRACTSleepisonekindofimportantphysiologyphenomena．Agoodphysiologicalsleephasthefunctionofrestoringphysicalenergyandbrainenergyinhumanbeing．Withrapidnessofmordensocietyrhythmandincreasementofcompetionpr

5、essure，moreandmorepeoplehavebadsleepquality，usuallysufferingfrominsomnia，SOthatitaffectslifequality，workefficiencyandhealth。Nowsleepapneasyndromecouldevenbevital．QuestionsaboutSleepqualityareconcerned，andgoodjudgementmethodsaredemandedurgently．Inaddition，somepotentialdiseases，especi

6、allyincerebra，arenoteasilyfoundedwhenwaking，buttheywillappearduringsleepaccordingdifferentsleepstage．So，ifwecanbringtolightdifferenceamongeverysleepstageusingsomemethods，itwillbehelpfultodevelopnewmedicalmeasurement，preventabilityandtreatment．Inrecentyears，anincreasingresearcheffort

7、hasbeendirectedtodevelopingareliablemethodtodeterminethedepthofsleepfromelectroencephalograph(EEG)measurements．TheclassicalapproachestoanalysisandinterpretationoftheEEG，aretoemploythesesignalprocessingmethodssuchastime-domain，frequency—domain，andtime—frequencydomainetc．However，elect

8、ricalactivityoftheb