腦電和腦磁信號的處理與分析.pdf

1、腦電圖(Electroencephalography,EEG)與腦磁圖(Magnetoencephalography,MEG)都是通過腦外傳感器記錄腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞活動的技術(shù),并且具有無侵入性、時空分辨率高的特點。腦電圖與腦磁圖技術(shù)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于大腦各類疾病的診斷以及腦功能的研究中,其在臨床診斷、軍事醫(yī)學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、生理學(xué)和生物學(xué)研究中都具有非常廣闊的應(yīng)用前景與意義。
　　 目前,基于腦磁圖的大腦神經(jīng)活動源定位問題以及腦死亡判

2、定問題中的腦電圖應(yīng)用是大腦研究的兩個熱點問題。因而,本文圍繞腦電圖與腦磁圖技術(shù)在這兩個方面的應(yīng)用,做了大量的研究與實驗工作,其主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　 1.提出了遺傳算法與粒子群算法兩種優(yōu)化算法的磁圖神經(jīng)活動源的定位方法,利用優(yōu)化算法的遍歷性和快速收斂的特點先估計出腦磁圖源的粗略位置;然后,再通過枚舉掃描的方法達(dá)到精確定位。并結(jié)合腦磁圖源定位問題,引入雙點交叉算子、自適應(yīng)的交叉與變異算子、定期插入和小生境策略對遺傳算法進(jìn)

3、行改進(jìn),引入退火概念對粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)。實驗表明,在多信號分類的腦磁圖源定位中,采用優(yōu)化算法的腦磁圖源定位方法,能夠更快地精確定位腦內(nèi)神經(jīng)活動源,對于大腦功能研究以及顱內(nèi)手術(shù)定位都有著非常重要的意義。
　　 2.提出了噪聲調(diào)節(jié)自動閾值的腦磁圖源數(shù)目估計方法。利用基于噪聲調(diào)節(jié)的主成分分析并結(jié)合聶曼.皮爾遜準(zhǔn)則方法對腦磁圖源數(shù)目進(jìn)行估計。同時,采用了基于小波的噪聲方差估計,進(jìn)行腦磁圖噪聲方差的精確估計。通過對基于信息論的方法、基于

4、主成分分析的方法以及本文所提出的方法的實驗比較結(jié)果表明,所提出的方法能更為準(zhǔn)確地估計腦磁圖源數(shù)目,特別是在源數(shù)目較多、信噪比較小的情況下仍能準(zhǔn)確地估計腦磁圖源數(shù)目,具有較大的實際意義。
　　 3.提出了基于C0復(fù)雜度的腦死亡信號與腦昏迷信號的判別算法。通過分析腦死亡與腦昏迷電信號的一階C0復(fù)雜度來區(qū)分兩種不同的大腦狀態(tài)。利用該方法對22例真實腦死亡與腦昏迷病患的腦電信號進(jìn)行實驗,可以發(fā)現(xiàn)腦死亡腦電圖信號的C0復(fù)雜度明顯高于腦昏迷