脑电信号时间不可逆性分析和多参量生物电信号耦合研究

摘要

生物电信号的分析对于评估人体机能的状态具有重要的意义。本文提出了两种新的生物电信号的分析方法，期望能够更有效的对生物电信号的不可逆性及耦合程度进行分析，并应用于实践。本文的工作主要有以下三个方面：
　　一、青老年脑电信号时间不可逆的分析及对比
　　本文提出了一种新的使用过程的前向概率和后向概率的方法来计算符号相对熵，并利用符号相对熵来估计熵增的方法，该方法可以证明脑电信号具有时间不可逆特性。最后应用该方法对青老年脑电信号进行数值计算及对比，结果是老年人的平均能量损耗显著高于年轻人，证明符号相对熵可以作为一个物理过程不可逆程度的度量参数，这对评估脑功能具有重要的指针作用。
　　二、癫痫异常脑电信号不可逆性分析
　　本文应用基于符号化相对熵算法对癫痫异常脑电信号及正常脑电信号进行数值计算及对比，结果是癫痫患者的平均能量损耗显著高于正常人的，证明符号相对熵可以作为衡量脑电信号是否异常的参数。
　　三、多参量生物电信号的耦合分析
　　本文提出了一种新的时间序列耦合信息分析方法—符号化部分互信息熵。应用该算法对生物电信号计算并进行假设检验，结果表明多参量的生物电信号各参量间具有耦合关系，清醒期的生物电信号耦合程度显著高于睡眠期的。证明符号化部分互信息熵可以用来分析时间序列间的耦合信息，而且生物电信号的耦合程度可以作为深入理解人体各器官相互作用的重要参考。

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第一章 绪论

1.1生物电信号概述

1.2生物电信号研究现状

1.3 论文研究内容及结构安排

第二章 生物电信号基础理论

2.1生物电活动基本理论

2.2生物电采集中干扰信号及降噪处理

2.3符号动力学概述

2.4常用生物电数据库

2.5小结

第三章 基于符号化相对熵的脑电信号时间不可逆性分析

3.1熵增原理与时间不可逆性

3.2基于符号相对熵脑电信号时间不可逆性研究[29]

3.3数据分析

3.4小结

第四章 基于符号化相对熵的癫痫异常脑电信号分析

4.1癫痫异常脑电信号病理机制及研究现状

4.2异常脑电信号不可逆性分析及意义

4.3异常脑电信号不可逆性分析实例仿真

4.4小结

第五章 基于符号化部分互信息的多参量生物电信号分析

5.1信息熵研究现状

5.2时间序列耦合分析

5.3多参量生物电信号耦合分析实例仿真

5.4小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士期间参加项目

致谢