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浅谈中医药领域中的非线性特征及应用
复杂性和非线性是物质、生命和人类社会显著的特征,现代科学的发展以使非线性动力学的研究现已深入到各个学科研究领域.近年来,非线性在西医学的脑电、心电、声学、图像处理以及精神治疗等方面都有应用,而在中医药的相关研究论述却较少.本文对中医的阴阳五行、脏腑经络等不同层面的混沌、分形等非线性特征作了简单的论述,并对非线性方法在中药中的植物形态、药物代谢中的应用作了简要介绍.旨在让中医药界的学者对非线性有更多的了解,以便进一步的解释和揭示中医理论的本质,为中医药的研究引入一种新的手段和方法,以推动中医药学更好的完善和发展.
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基于近似熵及关联维度对浅针疗法干预失眠患者脑电数据的提取及分析
目的:使用非线性动力学手段评估浅针疗法对失眠患者脑电信号的影响.方法:对6名原发性失眠患者进行山根穴浅针干预15 min.获取浅针干预前和浅针干预时的脑电信号,将各脑区的脑电信号转换成关联维度(D 2)和近似熵(ApEn),利用SPSS 22.0统计软件对各个脑区的脑电信号特征进行聚类分析和因子分析.结果:浅针干预前较干预时Fp 2、O 1、F 8脑区的脑电信号ApEn存在显著性差异(P<0.05),而D2则在Fp2、F7、F8脑区存在显著性差异(P<0.05).通过聚类分析及因子分析发现Fp2、F8、O1、O2脑区的ApEn下降趋势较为突出,而Fp 2、F 4、F 8脑区D 2的变化较为突出.结论:通过采用多元统计方式对脑电非线性数据的二次分析能有效提取浅针治疗失眠患者额颞枕区脑电信号,并初步发现其潜在的正向作用.
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利用脑电非线性分析参数复杂度对肝气郁结证患者的研究
目的:探讨肝气郁结证患者脑电非线性动力学变化规律.方法:15名肝气郁结证患者和15名正常受试者按年龄、性别配对,用参数Cx对安静闭眼、安静睁眼、睁眼心算3种状态下的脑电数据进行分析.结果:肝气郁结证患者部分区域的Cx较正常人增高,随刺激条件的增加,肝气郁结证患者与正常人大脑皮层的Cx均增高,但两者之间Cx差异逐渐缩小,肝气郁结证患者可能有认知功能的改变.结论:脑电非线性分析相对客观和准确地观测到肝气郁结证患者皮层的变化,可以用来对肝气郁结证的脑机制进行研究.
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五行学说的非线性动力学原理
1 导言金、木、水、火、土五行的观念在中国人的文化体系中占有很重要的地位.中国古典哲学不仅把五行定义为物质衍化的基本元素,而且将五行作为思维工具,用以说明物质和事物间的相互联系及变化.<尚书*洪范>已经用五行将自然、社会及人事分为五类和五种性质.<月令>也首先用五行盛衰说明四时五方气候的变化.后来,这一方法被引入医学,并建立了独特的中医五行学说.
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基于三维统计距离的异常心电节律检测方法
本文提出了一种异常心电节律的检测方法.首先重构出心电时间序列的二维相平面,并在此相平面上加入时间轴形成一个封闭的三维空间,通过比较时间序列的重构三维向量序列在此三维空间中的概率分布,得到两时间序列的差异,从而实现异常节律的检测.本方法不但能够检测出两心电信号在波形上存在的差异,并且可以检测出它们之间存在的各波(P、QRS和T波)位置的差异.本文对此方法和基于二维相平面的二维统计距离方法进行了异常节律检测的实验比较,结果表明此方法具有更好的检测效果.
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基于PC机的多导联心电图测试系统与检测处理算法
本文分析描述了基于PC机的心电信号的测试系统,并讨论了一些技术细节.进而我们建立相应的线性和非线性的检测方法与算法,以帮助临床医生分析和诊断心率过速和心室纤颤.根据我们实验记录的数据和算法的结果,这套测试系统显示出良好的特性,可以为心率过速和心室纤颤的自动检测提供一个可行有效的途径.
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基于复杂网络的高血压患者心率变异性分析
目的 利用基于复杂网络理论的心率变异性(heart rate variability,HRV)分析方法来探索高血压所致的心搏动力学变化,为评估高血压患者的心血管系统功能提供新思路.方法 分析了来自于中国人民解放军第414医院的17例原发性高血压患者以及17例健康老年人的HRV数据:首先利用相空间重构、内组合排列和替代数据方法将高血压患者组和健康对照组的极短时心率变异性序列(50点)从时间域转换至网络域,然后分析网络拓扑特性,计算了4个基本的网络特征参数,即效率、聚类系数、平均度和度分布熵.结果 高血压组的3个网络特征参数,即效率、平均度、度分布熵的值相比对照组存在着显著下降(P＜0.05),其中尤以度分布熵参数为明显;聚类系数相比对照组存在着接近显著的下降(P=0.055).结论 高血压患者的心跳动力系统可能发生了两个改变:一是既可以整体协作又能局部专注的经济型工作模式遭到破坏;二是在不同时刻之间的非线性耦合性减弱.
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异常心电节律VT/VF与非线性动力学定性定量分析现状
心血管疾病的发病率逐年提高,严重地危及着人们生命安全.本文在异常心电分析的基础上,主要介绍了室性心动过速(VT)和心室纤颤(VF)两种严重节律心电信号的危害性以及治疗和研究现状.通过分析了当前国内外的心电研究的基本理论和不足之处,指出了非线性动力学在心电信号中的研究潜力和应用前景.
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脑电信号处理方法
脑电信号是人体的一种基本生理信号,具有重要的临床诊断和治疗价值.由于脑电信号的自身非平稳性随机特点,使得对它的研究成为一项具有相当难度的课题.本文总结了脑电信号的时频、神经网络等处理方法.着重论述Wigner分布、小波分析、神经网络、非线性动力学,以及独立分量在脑电信号处理中的应用.
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非线性动力学在脑电分析中的应用
非线性科学于20世纪60年代发展起来,被誉为20世纪自然科学的"第三次革命",已广泛应用于生物、物理、经济、通讯及天文学等领域.脑电图(EEG)反映了作为非线性系统的大脑的电活动,体现出混沌行为.在癫痫病症的EEG研究中,混沌特性得到了很好的证明.在精神分裂症和老年痴呆等病症的EEG研究中,混沌的作用也体现得越来越明显.本文综述了近年来非线性动力学在脑电信号分析中应用的进展,以期获得在健康和疾病状态下对大脑神经动力系统的更好理解.
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精神分裂症脑电基于维数计算的时空复杂度测量
文章用非线性动力学理论,分别从两个角度对精神分裂症脑电进行了维数估计.当使用时延嵌入维数法时我们得到了明显高于对照组的相关维数,尤其在F7和Fp1,这种增加更为明显,我们认为在精神分裂症患者的某些脑区复杂度要高于正常人.而当使用空间嵌入维数法时,却得到了不同的结果.这表明在精神分裂症患者的整个脑区可能存在大面积的慢波活动,使得整体的复杂度下降.后,文章从三个不同但相关的角度,即临床症状学、神经心理学和功率谱估计,讨论了基于维数计算的复杂度测量以及他们之间的关系.认为非线性动力学理论可以成为精神分裂症临床诊断的有力的辅助工具.
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正常青、老年人心率关联维数研究
本文采用关联维数和相空间图的方法,研究了20名正常青、老年人的心率变异性.研究结果表明:10分钟心率数据适合于关联维数分析;青年人关联维数均值为5.335±0.238,老年人为4.376±0.425;正常青年人关联维数高于老年人.
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心率信号非线性动力结构的确定
在Silvio等提出的压力反射控制心脏活动的短期压力调节模型的基础上,推导出关于心率信号的一种四参量的非线性结构,通过对实际的心率信号降维分析,表明心率信号存在非线性动力结构,为心率信号是确定性低维混沌的诊断提供了依据.
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同步十二导联常规心电图信号的非线性动力学特性分析
本文采用非线性动力学方法对同步十二导联常规心电信号(Electrocardiogram:ECG)进行了研究,计算了每一导联心电图信号的关联维数D2,发现不论健康人还是冠心患者(CHD),心电信号表现出强烈的混沌动力学特征,从不同导联得出的D2值不同,同一导联相比较,除I、II、III导联外,冠心病患者的D2显著低于正常人的D2值,显示在心肌缺血的情况下,心脏ECG吸引子的复杂程度降低了.结果表明,D2可以区别正常人与冠心患者,也可以为确定病变部位提供有价值的诊断信息.
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急性心肌缺血的动态关联维数
已有的研究成果表明,冠心病患者心脏各导联心电图(ECG)的关联维数D2比正常人均有不同程度的下降.为了进一步研究心肌缺血情况、导联位置和关联维数变化的关系,本研究设计了6只兔子急性心肌缺血实验模型,计算了其不同时间段的12导同步ECG,作出关联维数-时间(D2-T)曲线,结合电生理和解剖学知识,研究了实验结果,发现急性心肌缺血初期ECG的D2值具有动态变化特性,其原因在于心血管中存在代偿作用.ECG的D2的变化反映了单一化的心脏传输网络系统的非线性复杂性的变化.将此结论由动物推广到人,可以为临床上运用D2值分析心肌缺血病症严重程度提供理论指导.
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脑卒中后脑电非线性动力学特性分析
目的探讨脑卒中急性期患者安静闭眼状态下脑电非线性动力学特性的变化规律.方法用关联维数(D2)、近似熵(ApEn)对31例脑梗死患者和22名正常人在安静闭眼状态下的脑电数据进行了分析.结果脑梗死组未受损伤的双侧前额叶(FP1、FP2)D2和ApEn明显低于正常对照组.结论以D2和ApEn地形图为基础的动态分析,有助于观察脑卒中后脑功能的变化情况;脑电非线性动力学分析方法适用于脑卒中急性期脑功能变化规律的研究.
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脑电非线性动力学分析方法在视觉记忆中的应用
目的探讨图形记忆任务过程中脑电非线性动力学特性的变化规律,以及脑电非线性分析在记忆过程研究中的作用.方法用关联维数(D2)对30名健康老年人在安静睁眼、图形记忆任务过程中的脑电数据进行分析.结果相对于安静状态,记忆过程D2值升高( P《0.05);不同记忆过程大脑功能活动的复杂度和参与的脑区不同.脑电非线性分析可以清晰展示记忆过程中激活脑区的分布情况,以及与记忆相关的脑区活跃程度的变化.结论脑电非线性动力学分析方法适合于研究记忆过程中脑功能活动的变化规律和大脑的工作机制.
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脑电非线性分析在心算和定向研究中的应用
目的探讨心算和定向测试过程中脑电非线性动力学特性的变化规律,以及脑电非线性分析在认知过程研究中的作用.方法用关联维数(D2)、近似熵(ApEn)对30名健康成年人在安静闭眼、闭眼心算和闭眼定向3种状态下的脑电数据进行分析.结果认知作业过程相对于安静状态,D2和ApEn明显增高( P＜0.01);不同作业状态大脑功能活动的复杂度和参与的脑区不同;脑电非线性分析可以清晰展示认知过程中激活脑区的分布情况,及与认知作业相关的脑区活跃程度的变化.结论脑电非线性动力学分析方法适用于认知过程脑功能活动变化规律的研究,有助于了解大脑的工作机制.
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肝气郁结证患者脑电非线性分析参数点关联维数的研究
目的 探讨肝气郁结证患者脑电非线性动力学变化规律.方法 15例肝气郁结症患者和15例正常受试者按年龄、性别配对,用参数PD2对安静闭眼、安静睁眼、睁眼心算3种状态下的脑电数据进行分析.结果 3种状态下肝气郁结证患者大脑皮质的PD2较正常人增高,一直维持在较高水平,并随刺激条件的增多,两者之间PD2的差异逐渐缩小.结论 脑电非线性分析能相对客观和准确地观测到肝气郁结证患者大脑皮质的变化,可用于肝气郁结证脑机制的研究.
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更年期抑郁患者的脑电非线性分析
目的探讨更年期抑郁患者安静闭眼状态下脑电非线性动力学特性的变化规律.方法用近似熵(ApEn)对18名更年期抑郁患者和18名同年龄段正常妇女在安静闭眼状态下的脑电数据进行分析.结果与正常对照组比较,安静闭眼状态下更年期抑郁患者大脑皮层的大部分区域ApEn出现增高.结论脑电非线性分析可以相对客观和准确地观测到更年期抑郁患者的皮层变化.
