基于偏相干系数的脑功能连接研究及其在癫痫诊断中的应用

发布时间：2021-03-14 05:19

　　近年来,由脑功能连接构建的脑功能网络因能直观地表示人脑活动的功能机制而受到各方面的关注。由此进行的研究在飞速发展的脑成像技术以及各种脑功能连接研究手段的基础上被应用于多个领域,特别是在医学领域里神经疾病的病理诊断中获得了广泛应用。本课题基于偏相干系数对脑磁图信号进行了功能连接分析,构建了功能网络,并将研究结果应用于癫痫诊断中。脑磁图采集中易受到信号间串扰与大脑容积传导的影响。偏相干系数分析能降低信号串扰,同时,有研究者证明相干系数的虚部不受容积传导的影响。因此,利用偏相干系数虚部来分析脑磁图能够获得更准确的功能连接,本课题首先利用仿真脑信号验证了上述论点。偏相干系数求解有三种方法：直接法、递归法、求逆法。直接法计算误差大；递归法常用于分析低阶偏相干系数；求逆法迅速、方便,但该方法依赖于谱矩阵的可逆性。本课题研究发现：对于相同的仿真信号,求逆法在一些谱矩阵病态的情况下,分析结果出现错误,而递归法的分析结果仍能保持准确。另一方面,由于普通计算机内存和速度的限制,递归法往往无法实现求解高阶偏相干系数,这大大限制了其使用可能。本课题对递归法的求解步骤进行了优化,提出了改进型的递归法,该方法极大... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
图表目录
缩略词
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 脑功能连接与脑功能网络概念
        1.1.2 脑成像技术简介
        1.1.3 癫痫及其诊断
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 脑功能连接与脑功能网络研究现状
        1.2.3 脑磁图在癫痫诊断中的应用现状
        1.2.4 偏相干系数分析在神经科学中的研究现状
    1.4 本课题的研究目的、手段和组织框架
        1.4.1 研究目的和手段
        1.4.2 组织框架
2 偏相干系数的基本理论
    2.1 相关系数和相干系数
        2.1.1 相关函数和相关系数
        2.1.2 谱分析
        2.1.3 相干系数
    2.2 偏相干系数计算方法介绍
        2.2.1 直接法
        2.2.2 递归法
        2.2.3 求逆法
    2.3 本章小结
3 偏相干系数计算方法的实现
    3.1 谱密度估计
        3.1.1 周期图法
        3.1.2 加窗周期图法
        3.1.3 平均周期图法
        3.1.4 Welch法
    3.2 直接法的实现
    3.3 递归法的实现
    3.4 求逆法的实现
    3.5 本章小结
4 相干和偏相干系数的分析与比较
    4.1 容积传导
        4.1.1 容积传导的介绍
        4.1.2 容积传导仿真信号的设计
    4.2 第三方信号串扰
        4.2.1 第三方信号串扰的介绍
        4.2.2 第三方信号串扰仿真信号的设计
    4.3 相干与偏相干系数的分析结果
        4.3.1 仿真脑磁信号的设计
        4.3.2 仿真信号的相干与偏相干系数计算结果
        4.3.3 相干与偏相干系数计算结果的分析
    4.4 本章小结
5 偏相干系数求解方法的比较
    5.1 偏相干系数在不同方法下分析结果的比较
    5.2 递归法与求逆法分析结果的进一步比较
    5.3 本章小结
6 改进型递归法的提出
    6.1 改进型递归法计算偏相干系数的规律说明
    6.2 改进型递归法求解步骤的举例描述
    6.3 本章小结
7 基于脑磁图偏相干系数的功能连接分析
    7.1 脑磁图数据预处理
        7.1.1 滤波
        7.1.2 独立成分分析
    7.2 信号谱密度估计
    7.3 脑磁图数据偏相干系数计算以及功能连接分析
    7.4 本章小结
8 总结与展望
致谢
参考文献
附录
    附录A： 频域线性估计中加权量通式的证明
    附录B： 广义逆矩阵中的公式推导
    附录C： 偏相干系数虚部不受容积传导影响的证明
    附录D： 研究生期间参与科学研究的情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂脑网络研究:现状与挑战[J]. 张方风,郑志刚.  上海理工大学学报. 2012(02)
[2]基于复杂网络的脑电信号回归分析[J]. 蔡世民,洪磊,傅忠谦,周佩玲.  中国科学技术大学学报. 2011(04)
[3]人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络[J]. 梁夏,王金辉,贺永.  科学通报. 2010(16)
[4]基于脑电图的大脑功能性网络分析[J]. 方小玲,姜宗来.  物理学报. 2007(12)
[5]脑磁图的基本原理及临床应用[J]. 赵华东,吴晶,鲁震.  河北医药. 2005(02)
[6]磁源性影像对癫痫灶定位的临床应用——与VEEG、ECoG比较[J]. 孙吉林,王建华,李铮,吴杰,李素敏,吴育锦.  中国临床医学影像杂志. 2004(08)
[7]脑磁场及其检测技术—脑磁图简介[J]. 王玉平.  临床脑电学杂志. 2000(04)

硕士论文
[1]基于复杂网络理论的静息状态脑功能网络建模与分析[D]. 焦静静.兰州理工大学 2011
[2]基于复杂网络的脑功能研究与分析[D]. 乔赫元.中国科学技术大学 2011
[3]基于fMRI的大鼠脑功能网络连接研究[D]. 雷蕾.电子科技大学 2010



本文编号：3081560