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基于電生理信號的靶點定位是立體定向腦神經(jīng)外科手術的關鍵技術,本文根據(jù)臨床需要,以手術中微電極記錄的帕金森病人神經(jīng)細胞放電為對象,以獲取放電信號特征為主線,以提取核團位置關聯(lián)因子為目標,實現(xiàn)對微電極在神經(jīng)核團中的位置實時定位,達到精確引導手術的目的,解決臨床術中定位難題。本文的主要研究內(nèi)容是信號預處理;放電脈沖增強、檢測;脈沖提取、分類;特征因子求取;微電極術中定位。經(jīng)過深入系統(tǒng)的研究,給出了詳細的處理方法和步驟,對一些關鍵性技術取得了如下創(chuàng)新性成果。
1、提出了小波變換去噪預處理方法,找出了適合于人腦神經(jīng)放電的小波基和最小分解層數(shù)。剔除了神經(jīng)放電信號的基線漂移和高頻噪聲干擾,避免了信號處理引起的放電波形失真。
2、提出了小波系數(shù)和非線性能量算子兩種放電增強算法,提出了神經(jīng)放電脈沖檢測和脈沖提取分步獨立實現(xiàn)的方法。對于信號弱、信噪比低的神經(jīng)放電信號,經(jīng)處理提高了信噪比,克服了放電檢測準確性和放電波形失真的矛盾。
3、提出了自適應閾值新的檢測算法,給出了兩種檢測閾值算法、四種放電檢測方法。提取出了不同核團的腦神經(jīng)放電脈沖,并對神經(jīng)放電脈沖進行了分類,找出了人的神經(jīng)放電持續(xù)時間及其規(guī)律。利用模擬神經(jīng)放電驗證了檢測方法的準確性,采用臨床神經(jīng)放電信號驗證了其可靠性。
4、找出了與位置關聯(lián)的盒子維、檢測閾值、能量調制、峰峰間隔四個位置特征因子,并給出了具體算法。提出了利用四種因子實現(xiàn)定位的方法,在腦神經(jīng)外科立體定向手術中首次提出了合理的定位依據(jù)和客觀的定位技術,同時還給出了神經(jīng)放電信號的可視化定位方法。
5、提出了關聯(lián)維無標度區(qū)中心自動選取的方法,實現(xiàn)了關聯(lián)維的自動計算,解決了無標度區(qū)中心選取需要人工干預的難題。
6、設計并構建了動物實驗系統(tǒng),采集了大鼠的腦神經(jīng)放電信號,驗證了放電脈沖提取和四種特征因子定位方法的可靠性。