心沖擊偽跡抑制方法研究.pdf

1、腦科學(xué)研究是21世紀(jì)生命科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)之一，其終極目標(biāo)是闡明腦和神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理和機(jī)制，它所蘊(yùn)含的科學(xué)意義以及對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用日益深刻地為人們所認(rèn)識(shí)。近年來(lái)應(yīng)用無(wú)創(chuàng)傷腦成像技術(shù)對(duì)活體腦內(nèi)各分區(qū)神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)已逐漸成為腦科學(xué)研究的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。腦電(electroencephalogram,EEG)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)可以無(wú)創(chuàng)地對(duì)全腦

2、活動(dòng)進(jìn)行觀察和記錄，是目前研究大腦功能的兩種最主要的神經(jīng)成像技術(shù)。同步腦電-功能磁共振成像(EEG-fMRI)技術(shù)同時(shí)具有高時(shí)間和高空間的分辨率特性，在腦科學(xué)研究中越來(lái)越得到重視。
　　然而，在應(yīng)用同步腦電-功能磁共振成像技術(shù)時(shí)，由于磁共振掃描的影響，導(dǎo)致采集到的腦電信號(hào)中主要包含了梯度偽跡(gradient artifact,GA)和心沖擊偽跡(ballistocardiogram artifact,BCG)兩類(lèi)噪聲，具有信噪比

3、低、復(fù)雜度高、隨機(jī)性強(qiáng)以及非線性混合等特點(diǎn)。如何有效抑制心沖擊偽跡是當(dāng)前同步獲取腦電信號(hào)和功能磁共振成像時(shí)的腦電信號(hào)偽跡抑制中的最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。為了抑制心沖擊偽跡，本論文研究一種新的基于自適應(yīng)梳狀濾波與時(shí)頻盲源分離技術(shù)相結(jié)合的心沖擊偽跡抑制方法，采用同步采集的心電信號(hào)(electrocardiogram,ECG)為參考信號(hào)，首先估計(jì)出心電信號(hào)中的R峰位置，進(jìn)而估計(jì)腦電信號(hào)中的心沖擊偽跡的J峰位置，并根據(jù)該位置自適應(yīng)調(diào)整梳狀濾波器參數(shù)

4、，利用自適應(yīng)梳狀濾波法對(duì)心沖擊偽跡進(jìn)行初步抑制；然后利用適合于處理非平穩(wěn)信號(hào)的時(shí)頻盲源分離技術(shù)，對(duì)心沖擊偽跡作進(jìn)一步抑制，最終獲得較為清晰的腦電信號(hào)。
　　利用本論文研究的方法分別對(duì)同步采集腦電和功能磁共振成像時(shí)所獲得的腦電信號(hào)，以及合成的腦電信號(hào)進(jìn)行心沖擊偽跡抑制實(shí)驗(yàn)，采用視覺(jué)效果、峰峰比值和改進(jìn)的歸一化功率譜比值評(píng)價(jià)心沖擊偽跡抑制方法的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)本論文研究的方法能成功抑制心沖擊偽跡；且與基于主成份分析(PCA)、