Phân tích tín hiệu oxy hb trong não người để xác định mối quan hệ lệch quai hàm và lực cánh tay dựa vào fnirs

Mục Lục Trang viii MỤC LỤC TRANG TA TRANG Chưng1 : TỔNG QUAN 1   1 . 1 . 3 i. 5  6 pháp nghiên c 6  6 Chưng 2: C S LÝ THUYT 8 2 8 2.1.1 8 2.1.2. Ph  8 2.1. 10 2.1. 11 2.1.- fNIRS 13  15  15 2.2.2.  16 Chưng 3: XÁC ĐNH KHU VC VẬN ĐNG CỦA NÃO B CHO HOT ĐNG CẮN VÀ NỂNG T 22 3.1.  22  22  22  23 3.2 Golay 23 3.2fNIRS 24 Mục Lục Trang ix 3.3. X lý tín hiu fNIRS 28 3.3.1. Bii Wavelet: 28 a.  28 b 31 3.3.2. X lý tín hiu Oxy-Hb dùng phép bii wavelet ri rc 34 3.4.  n 37 3.5.  41 Chưng 4: MỐI QUAN H GIA Đ LCH QUAI HÀM VÀ LC CÁNH TAY 60 4.1.  60 4.2.  61  61  64  69  69  73 Chưng 5: KT LUẬN 75 5 75 5ng phát trin c tài 77  78  80 Danh Sách Các Từ Viết Tắt Trang x DANH SÁCH CÁC T VIT TẮT - fNIRS( functional Near- Infrared Spectroscopy)-   - FOIRE ( Functional Optical Imager for Research)   cho phân tích - NIRS-BCI (A brain-computer interface based on near-infrared spectroscopy)-   não-máy tính  trên   - Oxy-Hb (Oxy Hemoglobin) - Oxy  - EEG (ElectroEncephaloGraphy) -  - MEG (Magnetic EncephaloGraphy) -  - MRI (Magnetic Resonance Imaging)   - CT (Computed Tomography)-  - PET (Positron emission tomography)-  - SVM (Support Vector Machines) -  - PR-SVM (Polynomial Regression - Support Vector Machines)  - ANN( Artifical Neural Networks) -  - HMM (Hidden Markov Model)   - TIWT (Translation Invariant Wavelet Transform   - EMG (Electromyography)   -MRA (multi-resolution analysis)- phân tích  Danh Sách Các Hình Trang xi DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG  1 Hình 1.2.  1 -Hb, deOxy-Hb, total-Hb 2 Hình 2 8 Hình 2 9 Hình 2.3. Máy CT Scanner 10 Hình 2.4. Máy c 12   13  13 Hình 2 14 Hình 2.8.  áy -3000 16  16 Hình 2.10 17 Hình 2.11.  17 Hình 2.12  não trái 18 Hình 2.13- nâng 4kg 19 Hình 2.14- 20 Hình 2.15- 20 Hình 2.16- 4kg 21 Hình 3.1-Hb  22 Hình 3.2- là  25 Danh Sách Các Hình Trang xii Hình 3.3zky    25 Hình 3.4   26 Hình 3.5  c là 3 26 Hình 3.6-  là 3 27 Hình 3.7 ab  29 Hình 3.8 ab  29 Hình 3.9 ab  29 Hình 3.10 32 Hình 3.11. Tín hiu gc và các h s wavelet t mc 1 - 5 ca h boir 5.5 34 Hình 3.12vi wavelet h symlets 7 35 Hình 3.13vi wavelet h bior5.5 36 Hình 3.14vi wavelet h debauchies 13 36 Hình 3.15.  37 Hình 3.16. Dng tín hiu bii Wavelet  mng 40 Hình 3.17. Dng tín hiu bii Wavtlet  mng 40 Hình 3.18. Vùng v 44 Hình 3.19.    56 Hình 4.1.   60 Hình 4.2  65 Hình 4.3  65 Danh Sách Các Hình Trang xiii Hình 4.4  66 Hình 4.5  65 Hình 4.6  kg 67 Hình 4.7.  68 Hình 4.8 5 kg 68 Hình 4.9  không nâng  69 Hình 4.10 70 Hình 4.11 71 Hình 5 76 Hình 5 76 Danh Sách Các Bảng Trang xiv DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG ng 2.1.  17 ng 2.2.  nâng 4 kg trên kênh 1 18 ng 3.1.  6 kg 41 ng 3.2.   6 kg 41 ng 3.3.  6 kg 42 ng 3.4.  6 kg 42 ng 3.5.  6 kg 43 ng 3.6.   =1 43 3 45 3  2 45 3. 3 45 3. 4 46 3. 5 46 Bng 3.12. Kt qu thí nghing cn 3 mm và nâng 6 kg vi a = - 3 47 3.13. Kt qu thí nghing cn 2 mm và nâng 6 kg vi a = - 2,5 48 3.14. S kênh vùng vng khi nâng 6 kg 48 3.15. Kt qu thí nghing không cn và nâng 5 kg vi a = 2 49 3.16. Kt qu thí nghing cn 3 mm và nâng 5 kg vi a = -3 49 3.17. Kt qu thí nghing cn 2 mm và nâng 5 kg vi a = -3 50 Danh Sách Các Bảng Trang xv Bng 3.18. S kênh vùng vng khi nâng 5 kg 50 Bng 3.19. Kt qu thí nghing không cn và nâng 4 kg vi a = 2 51 3.20. Kt qu thí nghing cn 3 mm và nâng 4 kg vi a = -2.5 51 Bng 3.21. Kt qu thí nghing cn 2 mm và nâng 4 kg vi a = -3 52 Bng 3.22. S kênh vùng vng khi nâng 4 kg 52 Bng 3.23. Kt qu thí nghing không cn và nâng 7 kg vi a = 5 53 Bng 3.24. Kt qu thí nghing cn 3 mm và nâng t 7 kg vi a = -3 53 3.25. Kt qu thí nghing cn 2 mm và nâng t 7 kg vi a = -3 54 Bng 3.26. S kênh vùng vng khi không cn và nâng t 7 kg 54 Bng 3.27. Kt qu thí nghing cn 3 mm và không nâng t vi a = -3 54 Bng 3.28. Kt qu thí nghing cn 2 mm và không nâng t vi a = -2 55 Bng 3.29. S kênh vùng vng khi cn và không nâng t 55 Bng 3.30. Tng hp s kênh vùng vng cho hong cn và nâng t theo sc nâng 57 Bng 3.31. S kênh vùng vng cho hong không cn và nâng t 57 Bng 3.32. S kênh vùng vng cho hong cn 3 mm và nâng t 58 Bng 3.33. Tng hp s kênh vùng vng cho hong cn 2 mm và nâng t 58 Bng 3.34. S kênh vùng vng theo chiu dài cn 58 4 70  70  72  72 ng 4.5.  - nâng  73 .6.  -  73  75 Chương 1: Tổng quan Trang 1 Chưng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tng quan về lĩnh vc nghiên cu, các kt qu nghiên cu trong và ngoài nước đã công b.  Não ,   Hình 1.1. B i B i là mt khi nng khong 1,4 kg gm các cht dch và mô. ây là cu trúc phc tp nht trong tt c các cu trúc sng tc bin, vi gn mt nghìn t t bào thn kinh phi hu hành các hong th cht và tâm thn. , thính giác, ,  liên   .      . Hình 1.2. Não và dây thn kinh ct sng Chương 1: Tổng quan Trang 2 Não và dây thn kinh ct sng là hai t cha h thn kinh  c bit này s dng các t bào thn kinh v kim soát nhip c i thc hin vô s các hong th cht. Vì th vic nm bt các hong ca não là c  chúng ta có th  ngu tr c rt nhiu bnh lý ci. Trong nhng thp k gt nhiu thành tc g vc tái to hình nh và nhn dng thi. Hoc th hin qua kt qu ca các k thu- Infrared Spectroscopy) - máy ch    cn hng ngoi, EEG (Electro Encephalo Graphy) -   , MEG (Magnetic EncephaloGraphy), MRI (Magnetic Resonance Imaging) - nh cng t.      thành mt k thut thun li cho các m   nghim não. K thut không xâm nhp này s dn hng ngo n th ng   i. Thc cht,     i oxy-hemoglobin và deoxy- hemoglobin trên b mt não. Khi có mt kích thích xy ra trong não, chng h ng huym nhn chng. Hình 1.3. S ti Hemoglobin (Hb): Oxy-Hb, deOxy-Hb, total-Hb. [1] Tín hiu quang ph cn hng ngoc biu din theo 3 thành phn oxy-hemoglobin và deoxy-hemoglobin, và total hemoglobin là s kt hp ca 2 thành phn trên. Hình 1.3 là mt ví d v tín hiu NIRS. [...]... đoán và điều trị các bệnh nhân về quai hàm, cơ hàm, lực cánh tay Xuất phát từ những cơ sở trên người thực hiện đi thu thập và phân tích tín hiệu Oxy- Hb để xác định mối quan hệ trên bằng fNIRS 1.2 M c đích c a đề tài Xây dựng giải thuật để thông qua tín hiệu nưo đo được có thể xác định được mối quan hệ giữa độ lệch quai hàm và lực cánh tay của con người Trang 5 Chương 1: Tổng quan 1.3 Nhi m v và giới... trong phần tổng quan đư đề cập Từ những kết quả nói trên, trong đề tài này người thực hiện sẽ thu thập và xử lý dữ liệu Oxy- Hb của hoạt động cắn và nâng tạ của nhóm đối tượng có sức khỏe tốt, với giả định người khỏe cắn miếng đệm giống như người bị lệch quai hàm, để tìm ra vùng vận động cho hoạt động Dựa vào diện tích vùng vận động sẽ tìm ra mối quan hệ giữa lệch quai hàm và lực cánh tay Trang 15 Chương... toán Wavelet Decomposition tính giá trị trung bình cho thí nghiệm nâng hạ tay để phân biệt hoạt động của não trái và não phải Kết quả khi ta vận động tay phải đưa lên và hạ xuống thì bán cầu não trái hoạt động mạnh hơn bán cầu não phải Năm 2012 Khoa Truong Quang Dang đư phân tích diện tích các tín hiệu EMG để xác định mối quan hệ giữa sự mất cân bằng hàm và sức mạnh cánh tay bị mất [9] Kết quả cho... động của não ta chỉ cần xem xét hoạt động của vùng vận động là đủ Đồng thời thực hiện hồi quy tuyến tính để lấy ra các đặc trưng cho từng trường hợp cắn và nâng tạ cụ thể, từ đó tính toán diện tích Oxy- Hb vùng vận động này Cuối cùng thực hiện so sánh diện tích của trường hợp cắn – không cắn và nâng tạ để tìm ra mối quan hệ giữa lệch quai hàm và lực cách tay Dựa vào mối quan hệ này sẽ giúp ích trong việc... về bộ lọc Savitzky- Golay, biến đổi wavelet rời rạc và thuật toán tìm ngưỡng, thuật toán giao, hồi quy đa thức và tính diện tích Xây dựng thí nghiệm và đo tín hiệu não sử dụng máy fNIRS FOIRE- 3000 Áp dụng cơ sở lý thuyết đư có, tìm ra vùng vận động của hoạt động, xác định mối quan hệ giữa lệch quay hàm và lực cánh tay thông qua phân tích tín hiệu não từ dữ liệu thu được b/ Giới Hạn: Xử lý dữ liệu... thức, tính diện tích cho từng kênh trong vùng vận động, rồi đưa ra diện tích trung bình của vùng vận động cho từng đối tượng đối với mỗi hoạt động cắn và nâng tạ cụ thể Dựa vào diện tích này ta xác định ra mối quan hệ giữa độ lệch quai hàm và lực cánh tay Trang 6 Chương 1: Tổng quan 1.5 Tóm t t đề tƠi Từ mục đích và nhiệm vụ đặt ra, luận văn được xây dựng bao gồm các chương sau: Chương 1: Tổng quan. .. cứu trong và ngoài nước Cũng như giới thiệu được ý nghĩa, mục đích, giới hạn và phương pháp thực hiện của đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết, trình bày cơ sở lý thuyết về một số phương pháp thu thập tín hiệu và hình ảnh nưo như: EEG, MRI, PET và fNIRS Đồng thời giới thiệu cách thu thập tín hiệu Oxy- Hb bằng máy fNIRS hiệu FOIRE-3000 Chương 3 giới thiệu về cách xử lý tín hiệu Oxy- Hb: Làm phẳng tín hiệu. .. hạn như việc dựa vào các hệ số góc có được từ hồi quy tuyến tính để nhận dạng hoạt động nào đó có độ chính xác không cao vì trong mỗi lần hoạt động thì hệ số lại thay đổi Hệ SVM được áp dụng trực tiếp với ngõ vào là oxy- Hb và deoxyHb [11] đòi hỏi số lượng ngõ vào rất nhiều, không tiếp cận được các đặc trưng của tín hiệu thu được Với một ứng dụng liên quan đến tín hiệu nưo và đòi hỏi xử lý thời gian... sức mạnh cánh tay bên đối diện, sự mất mát được ước tính là hàm tuyến tính chiều cao của các miếng đệm; độ dốc của hàm tuyến tính tương tự ở cả hai cánh tay và độc lập với giới tính, và sức mạnh cánh tay của nam cao hơn của các đối tượng nữ Năm 2013 N T Hai đư phân loại huyết động theo thời gian của việc gõ hai tay sử dụng chức năng quang phổ cận hồng ngoại [10] Trong bài báo này, các tín hiệu não ban... việc gõ tay được lọc bởi bộ lọc Savitzky-Golay để tạo ra các tín hiệu trơn tru Hơn nữa, các tín hiệu được làm nhẵn của việc gõ tay trái và tay phải tương ứng với nồng độ Oxy- Hb thay đổi trong nưo người đư được phân tích bằng cách sử dụng thuật toán PR Dựa trên hệ số khác nhau của các đường cong thu Trang 4 Chương 1: Tổng quan được từ thuật toán PR, các thuật toán ANN và SVM được sử dụng để xác nhận . S ti Hemoglobin (Hb) : Oxy- Hb, deOxy -Hb, total -Hb. [1] Tín hiu quang ph cn hng ngoc biu din theo 3 thành phn oxy- hemoglobin và deoxy-hemoglobin, và total hemoglobin là. s mt mát c c tính là hàm tuyn tính chiu cao ca các mim;  dc ca hàm tuyn tính   c hai cánh tay và c lp vi gii tính, và sc mnh cánh tay ca nam  cng. Dang  phân tích din tích các tín hiu EMG  nh mi quan h gia s mt cân bng hàm và sc mnh cánh tay b mt [9]. Kt qu cho thy mt cân bng cn gây ra mt sc mnh cánh tay i