咬肌电最大Lyapunov指数功能分析

摘要

咀嚼肌是咀嚼系统发挥口腔生理功能的主要肌群，对颅面和口腔发育有重要影响。狭义的咀嚼肌包括咬肌、颞肌、翼内肌和翼外肌。相应地，支配神经分别为咬肌神经、颞深神经、翼内肌神经和翼外肌神经。广义的咀嚼肌还包括舌骨上肌群。咀嚼是咀嚼肌群依次收缩所组成的复杂的反射性活动。在口颌系统中，发挥口腔功能的主要肌群是咀嚼肌，而在咀嚼肌中发挥咀嚼能力的主要肌肉是咬肌。咬肌在咬肌神经的支配下及在周围肌肉的协同配合下进行运动，产生咬肌电。咬肌电包含了与咬肌功能相关的信息，同时信息的变化反映了咬肌功能的状态。本文将咬肌设为研究对象。观察咬肌电的功率谱情况，使用混沌分析方法研究口腔颌面正常的咬肌混沌特性。
　　 在本文中利用重复测量资料的方差分析对各个数据的最大Lyapunov指数进行分析，分析性别(sex)和部位(place)对最大Lyapunov指数的影响，及性别和部位可能存在的交互效应。
　　 结果显示：男组右侧平均最大Lyapunov指数是18.24±1.303，左侧平均值是17.88±1.750，女组右侧平均值为14.87±1.395，左侧平均值是14.839±1.820。重复测量资料的方差分析的结果为：性别间差异具有显著性意义(F=28.310，P=0.000)；部位(左右侧)之间比较差异无统计学意义(F=0.281，P=0.603)，性别和部位间无交互效应(F=0.206，P=0.655)。说明性别对咬肌电的最大Lyapunov指数有显著影响；没有充分证据说明部位对咬肌电的最大Lyapunov指数有显著影响。同时性别和部位没有交互效应并对结果没有显著影响。庞加莱截面法表明咬肌电是混沌的。结果表明，男子与女子咬肌电平均最大Lyapunov指数具有明显区别，而部位对最大Lyapunov指数没有影响。说明咬肌电具有混沌特性；男性咬肌电最大Lyapunov指数明显高于女性咬肌电最大Lyapunov指数；左右两侧的咬肌电混沌程度相当。所以本研究认为，咬肌电是混沌信号，可以将混沌分析方法应用到咀嚼肌电生理研究中来，为口颌系统的生理和病理研究提供了一个新的手段。咬肌运动是在神经系统的支配下完成的，所以咬肌电不仅是肌本身兴奋性的反映，而且也是支配神经兴奋的一种体现。兴奋性越强，咬肌电信号就越复杂，混沌程度就越高。由于男性和女性咬肌生理结构及咀嚼习惯的不同，男性咬肌电复杂度要高于女性，即男性咬肌电的混沌程度要高于女性。另外，从牙列完好颌面正常的受试者左右两侧的咬肌电混沌程度相当这个结论可知，在牙尖交错位最大紧咬时，支配左右两侧咬肌的神经兴奋程度是一致的。然而，对于偏侧咀嚼来说，从习惯性偏侧咀嚼引起的习惯咀嚼侧嚼肌丰满，磨牙牙合面磨耗等临床表现来看，由于常时间单侧咀嚼，会导致左右两侧咬肌咬合力不一致，咬肌接受的神经兴奋程度不同，产生的咬肌电信号复杂程度肯定是不同的，亦即混沌程度不同，两侧咬肌电最大Lyapunov指数对比必定有差异。因此本研究亦认为，可以将最大Lyapunov指数应用于诊断偏侧咀嚼具有可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 咬肌的功能特点

1.1.1 咬肌的位置、构成与周围

1.1.2 咬肌神经

1.1.3 咬肌运动单位

1.2 常用肌电信号参数

1.3 混沌动力学

1.4 课题目标

第二章 研究方法

2.1 滤波器

2.1.1 陷波滤波器

2.1.2 带通滤波器

2.2 小数据量法

2.2.1 算法描述

2.2.2 小数据量方法的流程图

2.3 重构相空间方法

2.3.1 延迟坐标法

2.3.2 主成分分析方法

2.4 嵌入维和时间延迟的计算方法

2.4.1 C-C算法描述

2.5 庞加莱截面(Poincare Section)

第三章 信号采集及处理

3.1 咬肌电信号采集

3.2 咬肌电预处理及功率谱分析

3.3 嵌入维与时间延迟计算

3.4 咬肌电吸引子和庞加莱截面

3.5 实验分析及结论

3.5.1 最大Lyapunov指数分析

3.5.2 结论

第四章 将最大Lyapunov指数应用于偏侧咀嚼的预测

第五章 实验总结及后续工作

参考文献

附录

成果

致谢

统计学证明