基于脑电高频振荡节律的癫痫始发区快速定位算法研究

最新研究发现癫痫脑电信号中的高频振荡节律(High-frequency Oscillations, HFOs)是定位癫痫始发区(Seizure Onset Zone, SOZ)的重要生物指标.在癫痫致痫灶术前定位的过程中,以癫痫样放电判断癫痫始发区的方法十分耗时,而且癫痫样放电与癫痫发作的关系还不明确,不但增加病人感染疾病的风险,还会造成误诊.本文设计了一种基于高频振荡节律的快速定位算法,利用功率谱密度的差异提取疑似癫痫始发区,再根据曲线模板检出高频振荡节律同步出现的导联;同时基于复Morlet小波将信号变换到时频域进行分析,共同实现癫痫始发区快速定位.经过对4例临床病例处理的结果表明,该算法灵敏度和特异性良好,有助于临床癫痫手术术前精确定位.     

基于融合特征选择与R-ProCRC的癫痫发作检测算法

提出一种基于融合特征选择与鲁棒概率协同表示分类器(Robust Probabilistic Collaborative Representation Based Classifier, R-ProCRC)的癫痫发作自动检测算法。首先,对原始脑电(Electroencephalography, EEG)信号进行经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)以及离散小波变换(Discrete Wavelet Transform, DWT);然后,对分解得到的各子波分别进行多种特征融合提取,并采用最大相关-最小冗余特征选择算法进行融合特征选择;最后,用R-ProCRC对选择后的数据特征进行检测。在Bonn数据集上采用十折交叉验证评估效果,取得较好的识别效果。仿真结果表明,提出算法的准确性、灵敏度和特异性分别达到99.70%,99.74%和99.66%,相比EMD算法和DWT算法,有显著提高。     

基于融合特征选择与R-ProCRC的癫痫发作检测算法

提出一种基于融合特征选择与鲁棒概率协同表示分类器(Robust Probabilistic Collaborative Representation Based Classifier, R-ProCRC)的癫痫发作自动检测算法。首先,对原始脑电(Electroencephalography, EEG)信号进行经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)以及离散小波变换(Discrete Wavelet Transform, DWT);然后,对分解得到的各子波分别进行多种特征融合提取,并采用最大相关-最小冗余特征选择算法进行融合特征选择;最后,用R-ProCRC对选择后的数据特征进行检测。在Bonn数据集上采用十折交叉验证评估效果,取得较好的识别效果。仿真结果表明,提出算法的准确性、灵敏度和特异性分别达到99.70%,99.74%和99.66%,相比EMD算法和DWT算法,有显著提高。     

基于复杂网络的癫痫脑电分类与分析

为提取癫痫发作与间歇期脑电信号的特征,提出利用构建癫痫EEG(electroencephalogram)网络的方法来刻画脑电信号。研究各变量均可测情况下的Lorenz和Rössler混沌系统,利用其各变量的输出混沌时间序列构建复杂网络,发现构建的复杂网络拓扑图与其混沌吸引子存在形态相似性,说明由时间序列构建的复杂网络能刻画其原信号特征。对于多维系统中仅有一维可测时,多维时间序列由相空间重构得到。利用相空间重构方法对癫痫发作和间歇期脑电信号构建复杂网络进行分析。研究结果表明,癫痫发作时其网络拓扑较间歇期存在明显不同,且其平均路径长度显著增加,而递归率及其波动范围都显著降低,这些网络特性可以用来刻画脑电信号的特征,从而为癫痫疾病的自动辨识与预测提供基础。     

基于格兰杰因果算法的癫痫颅内脑电信号分析

利用格兰杰因果关系(Granger Causality,GC)探究癫痫大脑64通道之间的因果关系变化规律。癫痫失神发作前各个通道之间的因果强度为0.01左右,且两两通道之间均有因果关系,这与正常人大脑0.01～0.02的因果强度及方向相一致。失神发作时大脑左颞、顶区与枕区交界处因果信息强度增大到0.2以上,且信息流由此流出,其余脑区因果关系强度也增大到0.05以上。实验结果表明癫痫失神小发作前整个大脑系统的信息流向是平衡的,而癫痫发作时GC强度和方向均发生改变。     

基于改进的LSTM癫痫预测算法研究

癫痫作为一种脑神经系统疾病,因其反复性强和治愈性低的特点,成为了 目前医学界的难题.癫痫的患病率在世界上仅次于急性脑卒中的慢性疾病,达0.4％-1.4％.针对疾病发作的实时预测困难的问题,提出一种基于长短期记忆网络(LSTM)改进的癫痫发作预测算法研究.对经过预处理的电脑信号采用小波变换提取信号中的不同能量特征作为LSTM的输入参数,将电子搜索算法(ESA)和随时间反向传播算法(BPTT)相结合更快更准确地调整网络参数,以实现癫痫病发作的短时预测.与现有的网络预测分类模型LSTM、SVM进行对比试验,本文算法较传统分类算法提高了分类精度,达93.7％.     

Lyapunov指数在微弱信号检测中的应用

在基于Duffing混沌振子微弱信号检测中,针对直观观察相图法和Melnikov法在判定系统状态上存在的不足,为提高检测系统状态判定的准确性和信号检测的可靠性,提出了利用Lyapunov指数定量地分析和判定系统的状态。在分析利用Lyapunov指数判定系统状态方法的基础上,结合Lyapunov指数算法,计算出Duffing系统的Lyapunov指数谱,分析了系统内置驱动信号幅值、Lyapunov指数及系统状态之间的关系,结果表明,Lyapunov指数能定量和准确地刻画系统的状态。     

控制Bose-Einstein凝聚混沌

研究了运动光学晶格的具有原子间吸引相互作用的Bose-Einstein凝聚(BEC)的空间结构.提出一种实现运动光学晶格中BEC混沌控制的方法,通过调节周期信号,使混沌进入周期运动.选择不同的调制强度和调制角频率,分别计算系统的最大Lyapunov指数,周期运动对应负的Lyapunov指数.     

空化喷嘴混沌特性的辨识

通过实验,使用高频水听器采集3种常用不同结构空化喷嘴产生的空化噪声信号,选取其中的信号,以Takens定理为基础,进行相空间重构,并分别计算其最大Lyapunov指数值。实验对空化喷嘴的混沌特性进行辨识以及比较分析,为空化喷嘴的设计、检测提供了一种新的途径。在采用的实验条件下,选取的空化噪声信号的最大Lyapunov指数值大于零,即这些信号都是混沌信号。实验显示,具有自激振荡腔结构喷嘴的最大Lyapunov指数值最大。     

空化喷嘴混沌特性的辨识

通过实验,使用高频水听器采集3种常用不同结构空化喷嘴产生的空化噪声信号,选取其中的信号,以Takens定理为基础,进行相空间重构,并分别计算其最大Lyapunov指数值.实验对空化喷嘴的混沌特性进行辨识以及比较分析,为空化喷嘴的设计、检测提供了一种新的途径.在采用的实验条件下,选取的空化噪声信号的最大Lyapunov指数值大于零,即这些信号都是混沌信号.实验显示,具有自激振荡腔结构喷嘴的最大Lyapunov指数值最大.     

Characteristics of the induced voltage between deep brain stimulation(DBS) device electrodes by a transcranial magnetic stimulation(TMS) device

The combination of deep brain stimulation(DBS) and transcranial magnetic stimulation(TMS) is expected to provide additional insights into the pathophysiology of some brain diseases. However, when using TMS in patients with DBS implants, the induced voltage between DBS electrodes presents the greatest risk of brain damage. This paper describes the characteristics of the induced DBS electrode voltage due to TMS. We first examined the TMS stimulus signal and the DBS output impedance characteristics, and then experimentally investigated the induced DBS electrode voltage for various DBS and TMS conditions. The results show that many factors impact the induced electrode voltage. The induced electrode voltage with DBS device working in the unipolar mode is greater than that with DBS device working in the bipolar mode. No matter DBS device is turned on or turned off, the induced electrode voltage is almost the same, but it can provide a significant addition to the original stimulus waveform. There are no significant differences in the induced DBS electrode voltage when the DBS system is working at different stimulus intensities. Lowering the TMS stimulus intensity could effectively reduce the induced DBS electrode voltage. The induced electrode voltage is also strongly related to the position of the TMS coil relative to the DBS lead. This study provides further information about the characteristics of the induced DBS electrode voltage in TMS applications and a reference for the combined use of DBS and TMS.     

高低温环境下的微光瞄具可靠性试验系统方案研究

本文提出了针对在不同温度环境下,微光瞄具的可靠性检测方案。该检测系统由光应力分系统、电应力分系统、热应力分系统等组成。其中光应力分系统为被试微光瞄准镜提供特定照度的目标;电应力分系统为瞄具施加周期性检测信号,达到测试目的;热应力分系统为瞄具提供高低温试验环境。该系统可试用普通微光瞄具的测试,具有应用价值。     

Generalized ionospheric dispersion simulation method for wideband satellite-ground-link radio systems

A generalized ionospheric dispersion simulation method is presented to verify and test wideband satellite-ground-link radio systems for dispersion robustness. In the method, ionospheric dispersive effects on wideband radio waves are modeled as an allpass nonlinear phase system, thus greatly decreasing the need for signal priori information. To accurately simulate the ionospheric dispersion and reduce the implementation complexity, the system is decomposed into three new allpass subsystems: with a linear phase passing through zero frequency, a constant phase, and a nonlinear phase with zero-offset and quasi-parabolic form respectively. The three subsystems are implemented respectively by the combination of integer-interval delay and fractional delay filter, digital shifting phase and the complex-coefficient finite impulse response (FIR) filter. The ionospheric dispersion simulation can be achieved by cascading the three subsystems in a complex baseband and converting the frequency to a radio frequency. Simulation results show that the method has the ability to accurately simulate the ionospheric dispersion characteristics without knowing the signal priori information and has a low implementation complexity.     

一种基于频域插值的非同频采样信号的补偿方法

在异地多天线信号合成中,非同频采样会给合成性能带来损失,因此需要对信号间的采样频率偏差进行估计并补偿。提出了一种基于频域变换的信号采样频率偏差补偿方法,该方法根据采样频率偏差估计值对信号进行不同点数的DFT,通过在频域对齐信号的采样点来实现采样频率偏差的补偿,从而达到提高合成信号信噪比的目的。利用两路QPSK信号进行了仿真验证,给出了利用快速傅里叶变换来减小计算量的方案。结果表明,该算法能够较好地对采样频率偏差进行补偿,且能够通过选择不同的FFT算法来节省计算量,为采样频率偏差的补偿提供了新的解决思路。     

小波多分辨率分析及其在自适应消噪中的应用

针对自适应消噪中存在的问题,提出一种基于小波多分辨率分析的自适应消噪算法,利用小波多分辨率分析理论,把信号和噪声正交分解于不同的频率范围中,从而减少了自适应滤波器的阶数,提高了算法的收敛速度和稳定性。选择若干不同频率尺度上信号作线性组合,对组合后的信号进行自适应谱线增强,保存了信号的高频信息。仿真实验结果证实了该算法的正确性,且在实际消噪应用中取得良好的效果。     

考虑断点成本的长干线分段绿波控制方法

为了解决交叉口数量较多的长干线绿波控制中绿波带宽较小或无可行带宽的问题,在经典双向绿波控制模型算法的基础上,建立考虑断点成本的长干线分段绿波控制算法. 通过0-1状态变量描述各交叉口是否为绿波分段点,根据同一子段内部交叉口与不同子段之间交叉口的带宽关系及绿波传递关系,调整优化求解算法中的带宽约束与整环约束,考虑绿波分段点处的带宽损失,以不含子段首个交叉口带宽的实际长干线带宽总和为优化目标,构建考虑断点成本的长干线分段绿波控制求解算法. 通过算例,对比MAXBAND-81经典模型与所提方法的求解结果. 研究结果表明,相对于MAXBAND-81,利用所提算法能够有效地提高长干线协调控制绿波带宽,提升长干线主路的通行效率;当无法确定分段数限制时,利用所提方法可以在全局范围内求得最优的绿波分段划分方法与长干线最大带宽和.     

LFM信号调频非线性测试技术

表面声波（ＳＡＷ）器件所产生的大时宽大频宽的线性调频信号在脉冲压缩雷达、逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）等设备中得到广泛的应用,其调频线性度对设备性能有着重要的影响,因此测量ＳＡＷ器件所生线性调频信号的调频线性度就成为评价该器件性能的关键技术。信号频率是线性调制,其相位就是平方率调制,在调制时间（脉冲宽度）内,信号相位将变化几千个３６０°,在这么大的测量数据中,使测量精度为几度十分困难。本文利用ＨＰ８５     

基于BCI的下肢辅助康复系统的研究

脑-机接口作为一种新颖的人机接口方式,为人脑和外界事物进行信息交流和控制提供了一种全新的通道。该文把脑一机接口技术成功的应用到医疗康复中,利用运动想象时大脑感觉运动区域产生的事件相关同步和事件相关去同步现象来分析左右手运动想象时的脑电信号特征,进而来判断想象者的运动意图,从而实现脑电信号对下肢辅助康复设备的控制,为中风患者做下肢的运动康复性训练。     

大脑认识功能障碍类疾病的计算机辅助诊断

大脑认识功能障碍类疾病一般伴随有集中警觉状态的障碍式缺损。基于短程非周期３６￣４４Ｈｚ（中心在４０Ｈｚ）频率的脑电活动是集中警觉状态的可靠指征。本文采用匹配滤波法滤出４０Ｈｚ脑电信号,使其从高幅宽带的头皮肌电噪声信号中提取出来。４０Ｈｚ脑电模板信号的获取是通过采用中心频率分别为４０Ｈｚ和６０Ｈｚ的两个窄带数字滤波器,并对滤出的４０Ｈｚ和６０Ｈｚ的信号相比较而得到。临床实验表明：集中警觉状态时,正常     

基于功能可加的系统优化

为了揭示系统的某一功能达到最优与其所有子系统为实现系统这一功能而提供的功能达到最优之间的联系,在探讨了系统功能可加性的基础上,研究了系统的功能不等于其所有子系统功能之和的系统机理以及在功能可加的条件下系统最优与子系统最优之间的部分规律,从而为下一步研究奠定了基础,即当系统或系统某种功能达到最优时,如何确定各子系统所需要提供的功能及其范围.