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多器官功能障碍综合征的混沌动力学过程和中药参芩液对其调控作用
目的 探讨多器官功能障碍综合征(MODS)混沌动力学过程,以及中药通腑益气方剂参芩液对其调控作用.方法 80只SD大鼠分为4组,每组20只,除空白组外按1 mL/kg剂量腹腔注射造模混悬液,建立MODS动物模型,中药参芩液低、高剂量组每次按30 g/kg、60 g/kg体重分别灌胃给药,于造模前1天间隔8 h共给药2次.于造模前12 h、6 h,造模时及造模后6 h、12 h按时序取样,用放免法检测各组肿瘤坏死因子α(TNF-α),用比色法测定一氧化氮(NO)的血清浓度.用室分析的方法建立数学模型,计算出各数学模型的李雅普诺夫指数(LE),评价其混沌运动的特性并通过计算关联维数(CD)来确定混沌程度.结果 造模时、造模后6 h和12 h模型组血清TNF-α和NO高于空白组(P<0.01),相同时刻中药参芩液低、高剂量组TNF-α和NO低于模型组(P<0.01),相同时刻中药参芩液高剂量组NO低于低剂量组(P<0.01).空白组的TNF-α运动的CD是0.803,LE<0;模型组CD是1.966,LE>0;低剂量组和高剂量组CD分别是0.517和0.653,LE均>0.空白组的NO的运动的CD是0.670,LE<0;模型组CD是1.242,LE>0;低剂量组和高剂量组CD分别是0.574和0.850,LE均<0.结论 在正常生理状态下,TNF-α和NO的运动平稳,未表现出混沌特性;在MODS病理状态下,TNF-α和NO表现出比较复杂的混沌运动.中药通腑益气方剂参芩液可以干预MODS状态下的TNF-α和NO的运动,减低其混沌运动的复杂程度,使其回归平稳状态.
关键词： 多器官功能障碍综合征 混沌 李雅普诺夫指数 关联维数 参芩液 -
EEG非线性特征参数的研究
脑电图(EEG)记录了神经元群的电活动,为脑信息处理特征的研究提供重要的信息.基于相空间重构思想的时间序列分维算法(G-P算法)提取EEG信号的特征参数,讨论了G-P算法的三个重要参数,即无标度域、嵌入维数和延时的确定规则,记录大脑在不同状态下的EEG信号并计算其关联维数.实验结果表明,EEG关联维数可以有效地区分大脑不同状态的特征,关联维数可以作为脑信息处理的非线性特征参数.
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脑电混沌维数复杂度连续检测方法的研究
一些研究表明,脑电信号具有低维的混沌动力学特性,脑电的维数则反映脑信息处理过程中的神经元集群的活动状态,是研究脑电信号的重要非线性参数.在Grassberger-Procaccia计算关联维数算法的基础上,通过改进计算关联积分的过程,提出一种适合于移动重叠窗口的维数复杂度连续检测方法.另外,还对关联积分线性区间选择上做了改进,使得所求得的参数在严格意义上为维数复杂度.数值仿真验证了该方法的正确性,并在此基础上对视觉输入变化的EEG信号进行动态数据分析,结果显示睁眼时脑电的复杂度明显高于闭眼时脑电的复杂度.所提出的维数复杂度计算方法减少了数据分析的负荷,适合于连续数据分析,能够准确地反映脑电维数复杂度的连续变化过程.
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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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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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HAI实验中EEG信号的非线性动力学研究
采用一维时间序列相空间重构技术和混沌的定量判据,对缺氧窒息而引起的中枢神经损伤(Hypoxic-Asphyxic Injury, HAI)实验中仔猪的脑电(Electroencephalogram, EEG)信号进行了分析与计算.通过对生理和损伤状态下仔猪EEG信号的相图、功率谱、关联维数和Lyapunov指数的对比研究,得出如下结论:(1)EEG的相图、功率谱、关联维数和Lyapunov指数反映了大脑的总体动态特征,它们可作为一种定量研究EEG的新方法进行脑损伤的早期诊断;(2)在正常的生理状态下EEG是混沌的,而在损伤状态下则趋于有序.
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睡眠中血压信号的关联维数计算
计算慢性阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(OSAS)患者夜间血压的关联维数D2,并研究它和睡眠状态的联系.从替代数据检验结果和重构相空间轨迹看,血压信号具有一定的非线性确定性,但用GP算法计算D2时,D2值没有出现明显的饱和现象.统计并比较不同个体、不同睡眠状态下血压的D2值,在睡眠周期较完整时D2值较好地反映睡眠状态的变化:处于清醒、快速眼动期及浅睡时D2值较大,睡眠加深时D2值变小,表明相对D2值具有一定的应用价值.
关键词： 阻塞性睡眠呼吸暂停综合症 血压 关联维数 睡眠状态 -
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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脑电非线性分析用于静脉麻醉下异丙酚脑区作用的研究
目的研究围术期静脉复合麻醉下异丙酚在脑区的作用.方法 20例患者随机均分为异丙酚8mg/(kg·h)组与10mg/(kg·h)组,记录围术期近似熵与关联维数,常规监测BP、HR、SpO2.结果与入室后相比,两组患者麻醉后均表现为额叶、顶叶、颞叶脑区的脑电抑制程度较高.两组患者入室后与麻醉下相比较,关联维数、近似熵明显降低,差异有统计学意义(P＜0.05),术中与复苏、觉醒相比较,数值有明显的差异,差异有统计学意义(P＜0.05).患者在复苏与觉醒后各个脑区的脑电变化表现为额叶、顶叶、颞叶的脑电活动度较高.结论静脉异丙酚麻醉下,各个脑区的抑制程度是不同的,以额叶、顶叶、颞叶的抑制程度较高;额叶、顶叶、颞叶区在复苏觉醒时兴奋程度较高.
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脑电非线性分析用于静吸复合麻醉下吸入麻醉药物脑区作用的研究
目的研究围术期吸入麻醉药对脑区的作用.方法 45例患者随机均分为异氟醚组、七氟醚组、地氟醚组.记录围术期近似熵与关联维数.常规监测MAP,HR,SpO2.结果与入室后相比,3组患者在麻醉后表现为额叶与颞叶区的脑电抑制程度较高.3组患者入室后与麻醉后相比较,关联维数、近似熵明显降低,差异有统计学意义(P<0.05),术中与复苏、觉醒相比较,差异亦有统计学意义(P<0.05).在复苏与觉醒后,患者各个脑区的脑电变化表现为:额叶、枕叶、颞叶的脑电活动度较高.结论静吸复合麻醉下,吸入麻醉药对各个脑区的抑制程度不同,以额叶、颞叶的抑制程度较高,额叶、枕叶、颞叶区在复苏、觉醒时兴奋程度较高.
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利用脑电非线性分析关联维数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D2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D2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D2均增高,但两者之间D2差异逐渐缩小,肝气郁结证患者有认知功能的改变.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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脑电非线性动力学分析在抑郁症中的应用及抗抑郁药的疗效观察
目的 探讨脑电非线性动力学变化在抑郁症中的应用及抗抑郁药的疗效观察.方法 选取30例抑郁症患者,符合CCMD-3中国精神疾病诊断标准和汉密顿抑郁量表(HAMD)24项评分> 35分,同时选取30例健康者作为对照组;采集受试者安静闭眼状态下的脑电信号,分析抑郁症患者脑电非线性动力学参数关联维数(correlation dimension,D2)值的变化规律;分析抑郁症患者经抗抑郁药帕罗西汀治疗3周前后D2值变化规律.结果 安静闭眼状态下,抑郁组患者大脑皮质的大部分区域,如双侧前额、额部,右中央,左侧顶、枕、前颞、中颞,左、右后颞的D2值增高,与对照组比较,差异均有统计学意义(均P < 0.05);与治疗前比较,抑郁症患者经药物治疗3周后大脑皮质的部分区域,如左右前额、左前颞、右后颞的D2值降低,差异有统计学意义(P < 0.05).结论 抑郁症患者大部分脑区脑电信号D2值增高,治疗3周后部分脑区D2值降低,提示脑电非线性动力学分析可以客观地观测到抑郁症患者的大脑皮质电活动,可能成为一种客观评价抗抑郁药物治疗效果新的检测手段.
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从24 h心率变异性不同频段提取关联维数的初步研究
术把24 hHRV数据分成不同的频段,在不同频段内采用类似的方法分别提取4段时间数据的CD,将所得结果进行比较.结果 在极低频段中提取的CD与小波分解前即全频段提取的CD具有较高的相似性;将冠心病病人与健康人在极低频段提取的CD进行比较,发现在下午时段,健康人CD的平均值大于冠心病病人.结论 24 h HRV的CD所反映的非线性信息主要包含在极低频段中;与冠心病病人相比,健康人在下午时段心血管系统的活动可能更复杂,对外界刺激的适应能力更强一些.该结论尚需进一步的研究结果加以支持.
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抑郁症病证结合脑电非线性分析的对比研究
目的:探讨抑郁症不同证候脑电非线性动力学变化规律.方法:抑郁症肝郁脾虚证患者11例和心脾两虚证患者8例,正常受试者11例,对3组分别在安静闭眼、本人姓名唤名、他人姓名唤名3种状态下进行脑电采集,分析关联维数D2变化规律.结果:3组在安静闭眼状态下D2无显著差异;心脾两虚证在两种唤名诱导下均表现高于正常,肝郁脾虚证则在左侧大脑半球低于正常,在右侧半球常高于正常;正常组在接受唤名刺激时,F7的关联维数有"独高"表现,而抑郁症两证型此特征缺失.结论:①唤名刺激可诱发抑郁症脑电非线性分析关联维教的异常表现;②抑郁症不同中医证型可以有不同的脑电关联维数分布特点,中医证候演变规律的指导意义应予重视;③左额叶外侧皮层功能紊乱可能是抑郁症两证型的共同发病原因.
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基于关联维数和Lyapunov指数高频脑电非线性动力学研究
目的:探讨利用非线性动力学理论特征值来区分老年人和青年人脑电的差异.方法:采用非线性动力学的关联维数和lya-punov指数对老年组和青年组的安静闭眼、安静睁眼和N-back字母记忆事件等的高频脑电进行特征提取,对特征值进行统计分析,分析两组特征值之间的差别.结果:安静闭眼和安静睁眼事件下,老年组多数导联的关联维数和lyapunov指数的特征值与青年组的特征值存在显著差异(P均＜0.05);N-back字母记忆事件下,老人多数导联的关联维数特征值大于青年的特征值,但老年组只有14导联的lyapunov指数特征值大于青年组的特征值(P均＜0.05).不管有无思维活动,人脑在矢状线上的五个导联Fz、FCz、Cz、CPz、Pz的关联维数和lyapunov指数的特征值都处在峰值处.结论:老年人相比青年人脑功能弱、能量发放少;在思维活动情况下,老年需要更多地发放能量来完成相同的思维活动.安静闭眼和睁眼以及N-back字母记忆事件等三个事件的关联维数和lyapunov指数特征值可用来区分老年组和青年组脑电的差异.
关键词： 高频脑电 关联维数 Lyapunov指数 -
脑电非线性分析监测在异丙酚靶控输注中的应用
目的:本研究采用脑电非线性分析监测技术,研究异丙酚靶控麻醉对不同脑区的作用,并探讨其临床意义.方法:选择40例择期行腹部手术的患者,随机分为异丙酚3ug/mL靶控输注组(A组)、异丙酚4ug/mL靶控输注组(B组),每组20例.麻醉方法采用全凭静脉异丙酚靶控麻醉,监测患者清醒时、诱导、术中、苏醒、出室时的脑电非线性参数-近似熵(ApEn)、关联维数(D2)和复杂度(Cx),以及血压(BP)、心率(HR)、脉搏血氧饱和度(SpO2)变化.结果:异丙酚镇静下患者各个脑区的非线性参数值均下降,差异有统计学意义(P<0.05);组内患者,术中与清醒时、苏醒相比较,ApEn、D2和Cx下降差异有统计学意义(P<0.05);A组与B组之间,同一阶段ApEn、D,、Cx下降幅度差异无统计学意义(P0.05);异丙酚达到靶控浓度过程中脑区从额叶和顶叶区向颞叶和枕叶逐渐被抑制,停药以后脑区又从颞叶和枕叶区向额叶和顶叶逐渐恢复兴奋.结论:在麻醉的不同阶段、不同脑区监测到的脑电非线性参数不同;异丙酚3ug/mL靶控输注与异丙酚4ug/mL靶控输注,两组浓度对脑区的抑制在非线性监测下差异无统计学意义.
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基于关联维数和大Lyapunov指数的运动HRV信号的研究
采用非线性方法研究了应激条件下心血管系统的调节功能状况.以30例中老年高血压患者和30例年轻健康者作为研究对象,首先采集阶梯试验中的动态心电信号,通过信号预处理获得运动心率变异性(exercise heart rate variability,EHRV),然后从运动前静息期和运动后恢复期EHRV中提取两个非线性指标--关联维数和大Lyapunov指数,后进行了统计分析.发现在两组测试对象中,除了运动前的大Lyapunov指数,其余三个指标均有显著差异性,可有效区分高血压患者和健康者两组人群.对于健康者,运动前与运动后的关联维数、大Lyapunov指数分别都具有显著差异性,而高血压患者运动前后的两个非线性指标都不具有显著差异性.说明健康者的交感神经系统在应激状态下能作出适应性的调节,而高血压患者此调节功能不明显.
关键词： 关联维数 最大Lyapunov指数 EHRV 心血管调节功能 阶梯试验 -
抑郁症患者心脏自主神经功能变化及脑电非线性分析
目的研究抑郁症患者心脏的自主神经功能变化以及其脑电非线性动力学的变化规律,探讨其大脑的功能活动状态.方法使用多导心电图机ECG-92C采集47例确诊的抑郁症患者和47例健康人24 h动态心电图,分析心率变异性(HRV)指标及心律失常的发生率.并将郁症患者依据PSQI(匹兹堡睡眠质量指数量表)评分标准分为A、B两组:A组(PSQI<13分)17人;B组(PSQI≥13分)30人.同时将47名健康正常人作为正常对照组.用ZN16E型非线性脑电分析仪分别采集上述3组在安静闭眼状态下的脑电数据,分析关联维数的变化规律.结果抑郁症组患者HRV时域指标RR间期标准差(91.31±15.11)ms、RR间期均数标准差(82.14±16.26)ms、相邻RR间期差值的均方根(37.13±8.02)ms低于对照组(P<0.05);相邻RR间期相差超过50ms的心搏数所占百分比(11.05±7.02)低于正常对照组(P<0.01),而频域指标中,LF(18.27±6.32)ms、LF/HF(1.07±0.33)ms高于对照组(P<0.05),HF参数值(17.07±4.34)ms低于对照组(P<0.05);抑郁严重指数与LF/HF呈正相关(r=0.332),抑郁严重指数与SDNN呈负相关(r=-0.296);抑郁症组心律失常发生率较高(P<0.05).其中单发房早,成对房早及单发室早组差异具有统计学意义(P<0.05);抑郁症患者安静闭眼状态下,A组左枕、左中颞、左后颞D2值有轻度升高但无统计学意义(P>0.05),B组患者左侧导联除前额以外,余脑区D2值均有升高主要以左中央区(3.91±0.37)、左顶叶(3.85±0.43)、左枕(4.10±0.54)及左中颞部(4.20±0.61)表现显著,差异具有统计学意义(P<0.01),右侧前额、额、中央、前颞、后颞导联D2值无明显改变.结论抑郁症患者心脏的自主神经功能与其抑郁严重程度呈正相关;抑郁症患者易发生以室上性心律失常为主的心率失常;抑郁症患者大脑皮层处于以左侧半球为主的兴奋状态.
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ECG关联维数的导联差异
研究了不同导联ECG的非线性特征量关联维数,计算了MIT心律不齐数据库中10个记录的2个导联每6秒段ECG的关联维数值,采用配对t检验检验不同导联关联维数值的差异,结果表明不同导联的ECG关联维数值有显著差异.
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心率变异性信号的非线性参数的快速计算
心率变异性信号的分析在临床诊断和生理研究中都有重要的应用价值.在生成较可靠度的心率变异性信号的基础上,将关联维数及Lyapunov指数的快速算法应用于心率变异性分析,不仅提高了心率变异性信号的混沌动力学参数的计算的正确性,也扩大了分析的适用范围.
关键词： 心率变异性 关联维数 Lyapunov指数
