肌电信号的非线性动力学分析

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1、独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表的研究成果，也不包含他人为获得东北师范大学或其它教学机构的学位或证书而取得的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。。I，签名：壶勒8日期：丝坚：!：[关于论文使用的授权说明本人了解并遵守东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留、向国家有关部门送交学位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校

2、可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)作者繇垂逝立指剥币签名：副至竖盔塑日期：2翌兰：丘：1日期：2也：之：2摘要f表面肌电信号(EMG)是从人体骨骼肌表面通过电极记录下来的神经)l八l肉的电生理活动。它反映了神经、肌肉的功能状态。由于肌电的提取非常方便、快捷，它被越来越广泛地应用于肌肉和神经系统的信息获取和诊断中。但是到目前为止，对肌电的分析主要还是应用传统的线性的、统计的方法。而我们认为，大部分生理过程都是非线性的，肌电信号很可能也是

3、如此。因此我们认为在研究肌电信号的时候，非常重要的一点就是要确定肌电信号是否具有非线性特征。在过去的二十年中，虽然也有人用非线性方法对肌电信号进行了分析，但他们的方法过于简单，很难得到确定性的结论J在我们的工作中，对一成年妇女的四例肌电信号进行了较为全面的非线性动力学分析。构造这四例肌电信号的代替数据(各十组)，分别计算原数据及其代替数据的关联维、关联时间、最大李雅普诺夫指数、L—Z复杂度和近似熵，我们发现，四例原数据的以上所有特征量都与各自所对应的十组代替数据存在明显差别。也就是说，肌电不是线性随机的

4、噪声，而是非线性的确定性信号(尽管它并不象是低维混沌)。我们还应用重现图形分析、重现定量分析、迭代函数系统成块检测、奇异值分解分析、虚假最小近邻等方法对肌电信号进行了分析。综合我们所有的分析和结果，我们可以得出结论：肌电信号服从一定的非线性规律。它很可能是吸引子的关联维介于4到5之间、系统本身的维数大于5的高维混沌。关键词肌电高维混沌关联维近似熵代替数据法AbstractAstheuseofEMGisveryconvenientandfast，itisnowbecomingincreasinglyapo

5、werfulmeasuretogetinformationandtodiagnoseaboutthemuscularandnervoussystems．Butuptonow,mostmethodsofEMGarestillbasedontraditionallinearandstatisticalanalysis．Onlyafewpeopledealedwithnonlinearprincipleandmethod．Sofarasouropinion．mostphysiologicalprocesses

6、arenonlinear,mostprobablySOdoesEMGThereforewethinkinthestudyofEMGitisimportanttoknowwhetherEMGisnonlinearinitscharacterornot．Inthepasttwodecades，somepeopleexaminedit．butthemethodstheyusedwerealltoosimpletodrawconvincingconclusion．Inthispaper'weuseafairly

7、comprehensivenonlineardynamicalanalysisoffourEMGsdataofanadultwoman．Atfirst，constructtensetsofsurrogatedataforeachEMGdata，thencalculatethecorrelationdimension(Dc")，correlationtime，maximumLyapunovexponent(1J)，L—Zcomplexityandapproximateentropy(ApEn)ofboth

8、theoriginalEMGdataandsurrogatedata，andthencomparethem．WefindthatalltheresultsarequitedifferentbetweeneachoriginalEMGanditstensurrogatedata，i．e．EMGisnotalinearrandomnoise，butanonlineardeterministicsignal(thoughitdoesnotlike