Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng phép biến đổi Wavelet rời rạc xác định ngưỡng động kinh dựa vào điện não đồ
1 Đ?I H?C QU?C GIA TP.H? CHÍ MINH TR? ?NG Đ?I H?C KHOA H?C T? NHIÊN KHOA V?T LÝ-V?T LÝ K? THU?T CHUYÊN NGÀNH V?T LÝ TIN H?C KHÓA LU?N T?T NGHI?P Đ?I H?C Đ? tài: ?NG D?NG PHÉP BI?N Đ?I WAVELET R?I R?C XÁC Đ?NH NG? ?NG Đ?NG KINH D?A VÀO ĐI?N NÃO Đ? CBHD: ThS. H?a Th? Hoàng Y?n 2 TP H? CHÍ MINH 3 Đ?I H?C QU?C GIA TP.H? CHÍ MINH TR? ?NG Đ?I H ?C KHOA H?C T ? NHIÊN KHOA V?T LÝ-V?T LÝ K? THU?T CHUYÊN NGÀNH V?T LÝ TIN H?C KHÓA LU?N T?T NGHI?P Đ?I H?C Đ? tài: ?NG D?NG PHÉP BI?N Đ?I WAVELET R?I R?C XÁC Đ?NH NG? ?NG Đ?NG KINH D?A VÀO ĐI?N NÃO Đ? CBHD: ThS. H?a Th? Hoàng Y?n 4 TP H? CHÍ MINH 5 L?i C?m ? n Em xin g?i l?i c?m ?n sâu s?c đ?n Cô H?a Th? Hoàng Y?n đã t?n tình h??ng d?n, đ?ng viên và giúp đ? em su?t th?i gian qua. Em cũng chân thành c?m ?n nhà tr??ng và Th?y Cô đã t?o đi?u ki?n cho em và cũng c?m ?n các b?n trong b? môn đã đ?ng viên và giúp đ? em trong th?i gian qua đ? em th?c hi?n đ? tài. Và trên h?t là lòng bi?t ?n c?a con đ?i v?i cha m?, gia đình đã luôn quan tâm đ?ng viên và ?ng h? con trong quá trình h?c t?p. M?c dù đã r?t c? g?ng đ? làm t?t đ? tài nh?ng do trình đ? lý lu?n cũng nh? ch?a đ? kinh nghi?m nên không th? tránh kh?i nh?ng sai sót, em r?t mong nh?n đ??c s? góp ý chân thành c?a Quý Th?y Cô và các b?n. 6 M?c l?c 7 B?ng ch? vi?t t?t CWT Continuous Wavelet Transform DWT Discrete Wavelet Transform EEG Electroencephalography FFT Fast Fourier Transform FT Fourier Transform IDWT Inverse Discrete Wavelet Transform PSD Power Spectral Density STFT Short Time Fourier Transform WT Wavelet Transform 8 Danh sách hình ?nh 9 Danh sách b?ng bi?u 10 L?i m? đ?u Não b? là trung tâm x? lý m?i chuy?n giao c?m xúc, hành vi, thái đ?. Chính vì th?, m?t khi não ngã b?nh kéo theo c? h? l?y không ch? cho chính b?n thân mà còn gia đình và xã h?i. V?i s?c ép nh? th?, ng??i ta phát minh công c? ghi nh?n sóng não g?i là đi?n não đ?. Đi?n não đ? (EEG) là công c? quan tr?ng cho vi?c phân tích sóng não, ch?n đoán s? b?t th??ng, phát hi?n các b?nh nh?: liên quan th?n kinh, co gi?t, ung th? não, đ?ng kinh.v.v Theo th?ng kê c?a t? ch?c y t? th? gi?i (WHO) thì t? l? ng??i m?c b?nh đ?ng kinh trên th? gi?i kho?ng 0.5% dân s?, thay đ?i tùy theo đ?a lý, ? Pháp và M? kho?ng 0.85%, ? Canada kho?ng 0.6% . ? Vi?t Nam thì kho?ng 2% dân s?, trong đó tr? em chi?m 60% s? b?nh nhân [11]. Hi?u qu? phát hi?n b?nh v?n còn là thách th?c r?t l?n trong lĩnh v?c này, đ?c bi?t là b?nh đ?ng kinh, r?t ph?c t?p không th? gi?i thích t?t b?ng lĩnh v?c hóa sinh hay v?t lý, mà c?n ph?i có s? kh?o sát th?c t? đ? tìm ra nh?ng đ?c tr?ng cho vi?c nh?n d?ng ho?c ch?n đoán. Vì lý do đó, mà có r?t nhi?u ph??ng pháp khác nhau cho vi?c phát hi?n b?nh đ?ng kinh g?m: ph??ng pháp các đ?c tr?ng tuy?n tính và không tuy?n tính (linear and non – linear features) , phép bi?n đ?i Fourier nhanh, M?i m?t ph??ng pháp đ?u có nh?ng ?u và h?n ch?, trong khóa lu?n này thì tác gi? ch?n ph??ng pháp wavelet r?i r?c đ? tách ra các thành ph?n sóng khác nhau 1 , sau đó tính ra các đ?c tr?ng quan tr?ng 2 , kh?o sát s? khác bi?t gi?a tín hi?u đ?ng kinh và tín hi?u c?a ng??i kh?e m?nh, t? đó xây d?ng ng??ng đ? d? đoán tín hi?u b?t kì 3 có r?i vào vùng đ?ng kinh hay không. Khóa lu?n đ??c b? trí v?i nh?ng n?i dung sau: Ph?n lý thuy?t: 1 Các thành ph?n sóng g?m: Alpha, Beta, Delta, Theta. 2 Bao g?m b?n h? s? đ?c tr?ng quan tr?ng: Entropy, năng l??ng, ph? công su?t và h? s? ph??ng sai. 3Tín hi?u b?t kì thu?c c? s? d? li?u tr??ng Đ?i H?c Bonn. [...]... khác nhau tùy thu?c vào các c?n phóng đi?n trong não, có nhi?u lý do d?n đ?n co gi?t nh?: ch?n th??ng n?ng ?nh h??ng t?i não lúc sinh đ?, d? d?ng m?ch máu não, di ch?ng t?n th??ng viêm, nhi?m ký sinh trùng não b?, u não, ch?n th??ng s? não, di ch?ng sau tai bi?n m?ch máu não, và các c?u trúc b?t th??ng khác ? não b? 2.2. Phân lo?i b?nh đ?ng kinh G?m có 5 lo?i c? b?n sau: • Động kinh toàn thể: Đ?ng kinh toàn th? d? nh?n th?y, c?n xu?t hi?n r?t đ?t ng?t, ng??i b?nh kêu lên m?t... Hình 2.21: Ch?ng Hypsarrhythmia trong đ?ng kinh ? tr? • Động kinh kịch phát: là chứng co giật toàn thân lặp đi lặp lại trong khoảng từ 8 – 20 Hz, hình 1.22 Hình 2.22: Tín hi?u đ?ng kinh k?ch phát • Các phóng điện dạng động kinh lệch bên theo chu kỳ (PLEDS – Periodic Lateralized Epileptiform Discharges) phần cũng đã được đề cập chương trước (mục 1.5.) • Động kinh thùy trán: là dạng động kinh phức tạp kèm theo đó là những cơn phóng điện. .. nhìn tổng quan về các bệnh động kinh cũng như các tín hiệu EEG kèm theo nó, ở đây chỉ nêu ra những dạng tín hiệu EEG cơ bản của bệnh, nên chỉ là khái quát không đi mà vào cụ thể • Dạng động kinh đột biến và tăng liên tục như hình 2.3 Hình 2.20: D?ng sóng đ?ng kinh đ?t bi?n • Hypsarrhythmia: là chứng co thắt, co giật ở trẻ con, đặc tính là sự ngẫu nhiên trong 29 tín hiệu và điện áp của nó rất cao khoảng... h?ng sáng t?o, đ?i v?i nh?ng hành gi? thi?n đ?nh sâu ho?c là vùng b?t th??ng c?c b? n?i có t?n th??ng v? não. D?a vào đ?c tr?ng này ng??i ta có th? theo dõi và ch?n đoán các b?nh lý, t?n th??ng ? v? não nh?: b?nh lý gi?a đ??ng n?m sâu (deep midline disorders), m?t s? tr??ng h?p não n??c (hydrocephalus) • Nhịp delta (delta rhythm): Nh?p delta đ??c Wolter trình bày chi ti?t vào năm 1936, th??ng xu?t hi?n vùng thùy trán, kho?ng t?n s? xác đ?nh vào kho?ng 0 đ?n 4 Hz, biên đ? kho?ng 20 mV. Nh?p delta... khi có t?n th??ng d??i v? não và s? phân b? r?ng kh?p khi có t?n th??ng lan tràn. Ngoài ra nh?p delta còn xu?t hi?n khi gây mê, hôn mê và tr?ng thái ng? say Bi?n đ?i nh?p delta, s? tăng biên đ? và t?n s? th??ng là do thi?u oxy não và t?n th??ng th?c th? não nh?: u não, đ?t qu?, gi?p não, áp xe não. Còn khi nh?p delta k?ch phát xu?t hi?n thành t?ng nh?p, đ?ng b? c? hai bán c?u khi t?n th??ng c?u trúc l??i v? não •... Ch??ng 2: B?nh đ?ng kinh Ch??ng 3: Phép bi?n đ?i Wavelet Ph?n ?ng d?ng: Ch??ng 4: Ph??ng pháp th?c hi?n Ch??ng 5: K?t qu? th?c nghi?m K?t lu?n và h??ng phát tri?n 12 Ch??ng 1. T ?NG QUAN ĐI?N NÃO Đ ? 1.1. Đi?n não đ? Calo Matteucci (1811–1868) và Emil Du BoisReymond (1818–1896) là nh?ng ng??i đ?u tiên ghi nh?n tín hi?u đi?n th? phát ra t? dây th?n kinh trên c? b?p đ?a ra khái ni?m v? th?n kinh, nh?ng g?p v?n đ? tiêu c?c di?n ra khi co c?... Đ?ng kinh này đ??c g?i đ?ng kinh tâm th?n, r?t ph?c t?p và r?t gi?ng các tri?u ch?ng tâm th?n, nh? tr?ng thái lo âu, ho?ng s?, h?i h?p, b?t an 27 2.3. Sinh lý th?n kinh (Neurophysiology) M?c dù c? ch? sinh hóa (hình 1.18) ch?a gi?i thích đ??c rõ ràng v? não b?, nh?ng m?t có s? đ?c tr?ng, m?t s? hi?n t??ng có th? quan sát khi ng??i m?c b?nh đ?ng kinh Đ?i v?i ng??i b?nh đ?ng kinh thì biên đ? sóng não di?n ra b?t th??ng kèm theo quá... đi?n c?c đ?t trên da đ?u c?a ng??i và đó là l?n đ?u tiên ghi nh?n tín hi?u ho?t đ?ng c?a não d??i d?ng tín hi?u đi?n vào năm 1875 T? đó, nó có tên là EEG (electroencephalogram), t? “electro” ch? s? ghi nh?n tín hi?u đi?n c?a não, “encephalo” liên quan đ?n tín hi?u phát ra t? vùng đ?u và gram b?n v?, k?t h?p l?i g?i là đi?n não đ? Đ? hi?u rõ t?m quan tr?ng c?a đi?n não đ?, trong ph?n này khóa lu?n s? đ? c?p đ?n c?u trúc não ng??i. Não ng??i là c? quan ph?c t?p nh?t trong s? t?t c? h? th?ng trong c?... và thùy thái d??ng(temporal lobe) Ph?n nh? h?n c?a não đ??c g?i là ti?u não, m?c đích chính c?a ti?u não là s? ph?i h?p c? đ?ng c?a c? b?p và duy trì s? cân b?ng cho c? th? Cuống não hay phần chính giữa của não, phần này chịu trách nhiệm về việc điều khiển chuyện động của mắt và miệng, đưa ra nhưng thông báo cảm giác về nhiệt độ cho đại não xử lý, giọng nói Nó còn chịu trách nhiệm điều khiển,... th? nào đ?i v?i phân tích, tính toán và ch?n đoán cũng nh? đã tìm hi?u khái quát v? b?nh đ?ng kinh, các d?ng sóng EEG th??ng g?p. ? ch??ng 3 này, khóa lu?n ti?p t?c trình bày phép bi?n đ?i wavelet mà c? th? là wavelet r?i r?c, đ? ta có c? s? ki?n th?c n?n t?ng cho vi?c phân tích các đ?c tr?ng c?a thành ph?n sóng và d? đoán tín hi?u có r?i vào vùng đ?ng kinh không 3.1. T? Fourier đ?n wavelet Hình 3.26: Joseph Fourier (1768 – 1830) Tr??c năm 1930, lý thuy?t phân tích tín hi?u đ??c b?t đ?u v?i lý thuy?t phân tích c?a . não g?i là đi?n não đ?. Đi?n não đ? (EEG) là công c? quan tr?ng cho vi?c phân tích sóng não, ch?n đoán s? b?t th??ng, phát hi?n các b?nh nh?: liên quan th?n kinh, co gi?t, ung th? não, đ?ng kinh. v.v. LÝ TIN H?C KHÓA LU?N T?T NGHI?P Đ?I H?C Đ? tài: ?NG D?NG PHÉP BI?N Đ?I WAVELET R?I R?C XÁC Đ?NH NG? ?NG Đ?NG KINH D?A VÀO ĐI?N NÃO Đ? CBHD: ThS. H?a Th? Hoàng Y?n 4 TP H? CHÍ MINH 5 L?i. LÝ TIN H?C KHÓA LU?N T?T NGHI?P Đ?I H?C Đ? tài: ?NG D?NG PHÉP BI?N Đ?I WAVELET R?I R?C XÁC Đ?NH NG? ?NG Đ?NG KINH D?A VÀO ĐI?N NÃO Đ? CBHD: ThS. H?a Th? Hoàng Y?n 2 TP H? CHÍ MINH 3 Đ?I