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基于神经核团放电的脑组织立体定位技术研究

刘新文

   基于电生理信号的靶点定位是立体定向脑神经外科手术的关键技术,本文根据临床需要,以手术中微电极记录的帕金森病人神经细胞放电为对象,以获取放电信号特征为主线,以提取核团位置关联因子为目标,实现对微电极在神经核团中的位置实时定位,达到精确引导手术的目的,解决临床术中定位难题。本文的主要研究内容是信号预处理;放电脉冲增强、检测;脉冲提取、分类;特征因子求取;微电极术中定位。经过深入系统的研究,给出了详细的处理方法和步骤,对一些关键性技术取得了如下创新性成果。 1、提出了小波变换去噪预处理方法,找出了适合于人脑神经放电的小波基和最小分解层数。剔除了神经放电信号的基线漂移和高频噪声干扰,避免了信号处理引起的放电波形失真。 2、提出了小波系数和非线性能量算子两种放电增强算法,提出了神经放电脉冲检测和脉冲提取分步独立实现的方法。对于信号弱、信噪比低的神经放电信号,经处理提高了信噪比,克服了放电检测准确性和放电波形失真的矛盾。 3、提出了自适应阈值新的检测算法,给出了两种检测阈值算法、四种放电检测方法。提取出了不同核团的脑神经放电脉冲,并对神经放电脉冲进行了分类,找出了人的神经放电持续时间及其规律。利用模拟神经放电验证了检测方法的准确性,采用临床神经放电信号验证了其可靠性。 4、找出了与位置关联的盒子维、检测阈值、能量调制、峰峰间隔四个位置特征因子,并给出了具体算法。提出了利用四种因子实现定位的方法,在脑神经外科立体定向手术中首次提出了合理的定位依据和客观的定位技术,同时还给出了神经放电信号的可视化定位方法。 5、提出了关联维无标度区中心自动选取的方法,实现了关联维的自动计算,解决了无标度区中心选取需要人工干预的难题。 6、设计并构建了动物实验系统,采集了大鼠的脑神经放电信号,验证了放电脉冲提取和四种特征因子定位方法的可靠性。……   
[关键词]:脑神经放电;微电极记录;帕金森病;立体定向手术;靶点定位
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京航空航天大学2006年
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