经颅神经电刺激睡眠调节干预方法研究

作     者：朱一丹 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾光锋;黄素贞

授予年度：2024年

学科分类：0711[理学-系统科学] 1002[医学-临床医学] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 10[医学] 

主      题：交流电刺激 时间干涉 中缝核 睡眠分期 

摘      要：失眠是一种常见的睡眠障碍,其特点是患者难以在短时间内入睡并达到稳定的睡眠状态。因此,许多睡眠研究人员和临床医生都希望找到一种方法以促进受试者更快速地实现入睡和睡眠稳定。因此,本研究采用交流电刺激和时间干涉刺激的神经调控技术,以期加速睡眠和更快实现稳态睡眠,将为临床失眠患者的治疗提供技术和方法参考。 本文主要开展了以下工作: 首先,本研究根据睡眠阶段的脑电、眼电和肌电三种信号展现出的特点,以多导睡眠监测作为确认被试入睡时间的主要方法,搭建了多生理信号睡眠监测平台,并以此为基础同步采集脑电、眼电、肌电信号,为后续研究提供可靠的数据。 其次,对招募20名被试采用交流电刺激睡眠干预方法,研究电刺激在对照组、伪刺激组和刺激组中的干预效果。对采集到的脑电信号进行delta/theta功率谱密度比值分析,结合眼电、肌电信号确定受试者的入睡时间。对照组、伪刺激组和刺激组入睡时间分别为17.29±7.72、11.41±4.71、5.21±3.36 min,刺激组入睡时间低于对照组,差异具有统计学意义(P0.05),验证了交流电刺激对加速入睡具有调控作用。 接着,本文深入研究了时间干涉原理,在确定脑深部刺激靶点——中缝核后,结合仿真实验制定了初步的时间干涉刺激方案并进行预实验,根据被试反馈,形成最终的实验方案,并招募了10名被试完成实验。 针对脑电信号,本文研究了基于完全噪声辅助聚合经验模态分解与小波阈值去噪相结合的算法,利用db4小波对脑电信号的分量进行5层分解后再采用阈值去噪,此方法不仅能很好地抑制脑电信号中的噪声伪迹,同时具有良好的基线漂移校正效果。 最后,论文采用了一种更为高效的方法,即提取预处理后的三种信号特征进行睡眠分期。共9名被试完成实验,刺激组平均入睡时间为8.56±3.4 min,明显小于伪刺激组的19.44±8.21 min,差异具有统计学意义(P=0.002),即TI方法刺激中缝核可以显著缩短失眠人群的睡眠潜伏期,促进人体快速入睡。 本文先后通过实验研究两种睡眠干预方法,其中交流电刺激干预方法有效缩短正常被试的入睡时间,而时间干涉电刺激干预方法对相对入睡困难的被试展现出了加速睡眠,更快实现稳态睡眠的效果。本文将时间干涉刺激应用于睡眠调节干预实验研究,并取得了较好的调控效果,该成果可为后续电刺激睡眠调节干预研究提供思路及研究基础。