磁刺激不同穴位脑功能网络研究-生物医学工程专业论文.docx

Dissertation Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Biomedical Engineering STUDY ON THE BRAIN FUNCTIONAL NETWORK OF TRANSCRANIAL MAGNETIC STIMULATION AT DIFFERENT ACUPOINTS by Fu Lingdi Supervisor: Prof. Xu Guizhi November 2014 This work supported by the National Natural Science Foundation of China. No.摘 要 磁刺激技术作为一种具有众多显著优势的诊断与治疗技术，在神经功能的调控以 及疾病治疗方面具有无以比拟的优势。2000 多年来，传统中医学一直被人们视为治疗 多种疾病的有效方法，将磁刺激技术与针灸技术结合而产生的穴位磁刺激技术，在为 磁刺激技术的推广应用赋予新内容的同时，也进一步揭开了传统中医学治疗疾病的神 秘面纱。 穴位磁刺激技术可以等效为在外部对大脑神经系统施加的一种刺激手段，该技术 对研究大脑的调控机制以及许多疾病的康复治疗有重大意义。脑科学中复杂网络理论 的飞速发展为磁刺激穴位的研究提供了新思路，本文采用磁刺激技术刺激人体外关 穴、合谷穴、神门穴，分别提取磁刺激前和磁刺激时的脑电信号并对其进行分析。主 要内容如下： 1、磁刺激外关、合谷、神门穴关联特性以及脑连接的变化情况：研究发现磁刺 激外关穴、合谷穴、神门穴时被试组间各通道节点之间关联特性的变化以及与邻接矩 阵所对应的大脑皮层网络连接图的变化存在显著差异； 2、磁刺激外关、合谷、神门穴全局属性脑网络测度分析：研究磁刺激对脑功能 网络全局属性网络指标的影响以及三组被试网络测度随阈值的变化情况。研究结果发 现各组被试的脑网络测度变化趋势具有很大差异性，体现在磁刺激不同的穴位时即使 相同的网络测度其变化规律不一致，针对同一穴位相同测度在不同的阈值区间上变化 情况也是不一致的。这一方面揭示了磁刺激不同穴位会结合穴位特异性从不同的侧面 去改善脑功能，另一方面也体现阈值选取在脑网络研究中的重要性； 3、磁刺激外关、合谷、神门穴局部属性脑网络测度以及小世界属性分析：研究 结果发现磁刺激不同穴位局部属性网络指标在相同以及不同脑功能区上变化差异较 大；本文构建的脑网络均属于小世界网络范畴。 本文的研究工作从复杂网络角度探索磁刺激不同穴位时大脑功能网络连接的变 化规律以及对应的脑功能网络的拓扑结构属性，从而探索磁刺激穴位对大脑神经调节 的作用效应，为磁刺激疗法应用于临床提供一定的参考价值。 关键字：磁刺激 穴位 脑功能网络 脑电信息图 网络测度 I PAGE PAGE VI III III ABSTRACT Magnetic stimulation as a diagnostic and therapeutic technique of many significant advantages is effective to modulate nerve activities, treat disorders. Over the past 2000 years, traditional Chinese medicine has been regarded as an effective way to treat many diseases. The combination of magnetic stimulation and acupuncture point (acupoint) not only gives new content for the promotion and application of magnetic stimulation, but also is contribute to demystify traditional Chinese medicine. Magnetic stimulation at acupuncture point can be equivalent to a stimulation mode to cerebral nerve in external system. The technique has great significance in the study of regulation mechanism of the brain and rehabilitation on many diseases. The rapid developme