注意缺陷多动障碍患儿微弱脑电信号的分析与研究

摘要

注意缺陷多动障碍（ADHD）是一种常发生在入学期儿童身上的一种精神神经类疾病。该病表现复杂的异质性特征，致使国内外的学者们一直未能在该病的病因认识上达成一致。脑电信号(EEG)的发现使得研究者们直接分析脑神经活动成为可能。脑电信号是脑内大量神经元自发性、节律性电活动的综合表现，蕴含了丰富的生理与病理信息。通过分析脑电信号来阐释ADHD病因成为当前研究的一个重要方向。本论文在此基础上展开工作，通过设计实验范式，采集8~10岁的ADHD患儿(ADHD-com)的脑电数据，进行脑电信号时域、频域及网络等角度的综合考察，以期为ADHD的病因区域定位及诊断提供理论基础。研究内容主要分为以下三个方面：
　　其一，从当前研究中对 ADHD患儿额区事件相关电位（ERPs）成分认识的差异出发，提取受试ERPs的特征并进行分析。结果发现ADHD组相比控制组表现异常的ERPs幅度，具体表现为：P2成分幅值较大，N2成分幅值较低。
　　其二，采用幅度谱、功率谱及双谱等分析方法联合考察ADHD脑电信号的频谱特征。结果发现ADHD的慢波能量在顶叶区要显著高于控制组。通过考察ADHD脑电信号的双谱特性并计算双相干系数还发现ADHD在顶叶区表现了异常。结果表明：顶叶区的脑电信号频谱异常可能与ADHD障碍有关；ADHD存在抑制缺陷；顶叶区的频段的功率谱密度值与频段的双谱峰值及双相干系数可以作为ADHD诊断的一个参考依据。
　　其三，采用相干的方法，利用图论（graph theory）构建ADHD患儿脑神经传导网络。分别对ADHD患儿脑电信号不同频段的密度，节点度数，最短路径长，全局效率以及聚集度系数等图论拓扑参数进行分析比较。结果发现：在执行功能任务时，频段下的最短路径长可以用来作为诊断 ADHD的一个参考依据；ADHD在网络中表现明显的偏左侧化连接异常。研究的结论支持认知能量模型。
　　综上分析，本文认为ADHD存在明显的抑制缺陷和大脑能量分配异常。额叶与顶叶可以作为研究ADHD的两个重要区域。ADHD额区异常ERPs成分，顶叶区的频谱特性及全脑的网络拓扑参数可以作为ADHD诊断的重要参考。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 脑电信号概述

1.3 国内外对注意缺陷多动障碍脑电信号的研究进展

1.4 本课题的来源及意义

1.5 本文研究内容及章节安排

第2章 脑电信号的采集及预处理

2.1实验方案与数据采集

2.2 脑电信号伪迹

2.3 脑电信号预处理

2.4 本章小结

第3章 注意缺陷多动障碍患儿额区ERPs的研究

3.1 引言

3.2 ERPs的特征提取

3.3 结果分析与比较

3.4 讨论及结论

3.5 本章小结

第4章 注意缺陷障碍患儿的频域研究

4.1 引言

4.2 频域分析方法

4.3 实验数据及其结果分析

4.4 讨论及结论

4.5 本章小结

第5章 注意缺陷障碍患儿脑网络研究

5.1 引言

5.2 基于图论的网络分析方法

5.3 实验数据及结果分析

5.4 讨论及结论

5.5 本章小结

第6章 结论及展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果