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《中国科学技术大学》 2010年
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功能近红外光谱成像研究及应用

胡汉彬  
【摘要】: 功能近红外光谱成像技术(FNIRS)是一种无创的大脑皮层功能活动检测手段。相比于其它的大脑皮层功能活动检测方法,它具有较高的时间分辨率,低廉的设备成本和数据采集成本,可以实时的看到结果,是一种非常具有发展潜力的技术。然而,功能近红外光谱成像的相关技术还在发展之中,相关的近红外光谱成像手段总体上还不成熟。本文的目的就是运用新的技术分析手段对功能近红外光谱成像技术的原始信号分析、以及运用机器学习的方法提高功能近红外光谱成像技术的自动化水平,从而推动功能近红外光谱成像技术的发展、应用。本文的内容概括如下: 首先,本文对功能近红外光谱成像技术的原理进行了阐述,总结出功能近红外光谱成像技术的原理、特点等。然后根据功能近红外成像技术的信号特点,将ICA算法引入到脑功能成像信号处理中,结果表明该算法获得的独立成分信号与动手指任务中所执行的任务信号时间尺度一致,其也与ICA算法运用于fMRI影像的结果一致,都分离出了BOLD信号,说明了ICA算法在功能近红外光谱成像技术原始信号提取中具有重要作用。 其次,采用机器学习的方法,研究了基于FNIRS技术的脑机接口。将神经网络方法运用于FNIRS信号的类别分类上,组成一种功能原件-脑机接口。通过实验验证,结果表明该种基于FNIRS的脑机接口的可行性。结合FNIRS的特点,说明FNIRS在脑机接口方面具有非常大的潜力,具有良好的经济和社会意义。 最后,探讨了FNIRS在疾病诊断方面的应用。生物统计学已经广泛运用于临床数据的分析上面。本文把FNIRS作为一种临床研究手段,通过对FNIRS采集到的病人、正常对照组间的统计分析,表明了FNIRS作为一种新的功能影像方法,其在生物医学、临床应用中的重要作用。同时,其与fMRI结构像的结合,也将更有利于临床应用。 通过对FNIRS的技术分析以及应用,我们可以得出这样的结论:功能近红外光谱成像技术作为一种成像方式,它在生物医学领域的具有其他成像方式所不具有的优点,功能近红外光谱成像技术可以作为一种重要的成像方式加以研究、推广。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵娜娜;近红外光谱技术用于老年人大脑皮质运动想象作用的研究[D];首都体育学院;2011年
2 张海琴;基于NIRS法对运动负荷影响VFT任务的效应研究[D];首都体育学院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李永利,刘贵忠,王海军,尚赵伟;自相似数据流的Hurst指数小波求解法分析[J];电子与信息学报;2003年01期
2 杨福生,洪波,唐庆玉;独立分量分析及其在生物医学工程中的应用[J];国外医学.生物医学工程分册;2000年03期
3 牛海晶;郭平;宋晓东;蒋田仔;;Improving depth resolution of diffuse optical tomography with an exponential adjustment method based on maximum singular value of layered sensitivity[J];Chinese Optics Letters;2008年12期
4 张连顺,张春平,王新宇,祁胜文,田建国;光与生物组织相互作用模型及图像重建[J];激光与光电子学进展;2002年04期
5 李慧,田捷,王革;基于Monte Carlo在体生物光学成像的光子传输模型[J];软件学报;2004年11期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 单敬福;纪友亮;;储层非均质性研究——以葡萄花油层组PI1~PI4小层为例[J];安徽地质;2006年02期
5 田丽,曹安照;自适应模糊神经网络在某电力公司一产用电量预测中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
6 田丽;张玉成;陈俊;王军;;基于灰色理论的ANFIS在经济预测中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期
7 高洪;侯大寅;李泽应;王军;;RBF神经网络在织物风格中的研究与应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年03期
8 赵转哲;姜忠宇;何慧娟;;Matlab在货车滚动轴承故障诊断中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年01期
9 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
10 宋小白;潘堂峰;凌泽继;杨炳壮;许典新;秦津;黎金秀;韩涛;潘琼;;摩交一代水牛与沼泽型水牛下丘脑细胞构筑的比较研究[J];安徽农业科学;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴敏;徐辰华;;铅锌烧结过程产量质量的神经网络预测方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 Muhammad AQIL;Keum-Shik HONG;Myung-Yung JEONG;;RLS Estimation of fNIRS Signal Strength as GLM Parameters,In the Course of Real-time Brain Activation Detection[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 杨阳;陈宗海;张海涛;;复杂系统仿真的前端智能化综述[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
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6 王东森;孙勇军;;多维Laplace小波及其在颤振飞行试验中的应用[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
7 宋婧婧;王健平;;有限谱小波基函数及其应用[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
8 许海翔;丛丰裕;雷菊阳;史习智;;时频域非参数密度估计的独立成分分析[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
9 胡景明;张邦宁;;小波变换和Viterbi算法用于GMSK信号解调技术研究[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
10 李建华;王荣;徐智勇;朱勇;;一种新的应用小波变换的直接检测BOTDR系统[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
4 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
5 黄富荣;人体血液胆固醇、甘油三酯近红外光谱无试剂分析方法研究[D];暨南大学;2010年
6 林磊;基于MRI的大脑皮层形态学研究[D];浙江大学;2010年
7 刘焕龙;饲料的吸湿解吸平衡规律和颗粒饲料冷却的模型拟合[D];江南大学;2010年
8 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
9 吴云龙;GOCE卫星重力梯度测量数据的预处理研究[D];武汉大学;2010年
10 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩颖琳;抑郁症患者识别面部动态表情的时空模式磁源性影像研究[D];南京医科大学;2010年
2 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
3 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年
4 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
6 张庆伟;基于小波变换的阈值图像去噪方法[D];山东科技大学;2010年
7 郑伟光;基于小波变换的信号调制方式识别方法[D];长春理工大学;2010年
8 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
9 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年
10 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹建民,冯美云,张士祥,冯炜权,陈易章,马冰,丁海曙,苏畅;运动时肌氧含量无损伤测定与血乳酸变化关系[J];北京体育大学学报;1998年01期
2 王荣辉,刘桂华,张一民,丁海曙;不同强度运动肌氧含量变化特点[J];北京体育大学学报;2001年03期
3 侯新琳,周丛乐,黄岚,丁海曙;早产儿早期脑反应性与神经发育关系的研究[J];中国当代儿科杂志;2004年06期
4 侯新琳;周丛乐;黄岚;丁海曙;汤泽中;姜毅;;近红外光谱技术对新生儿缺氧缺血性脑病脑氧合及组织灌注的评价探讨[J];中国儿童保健杂志;2006年01期
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6 徐广通,袁洪福,陆婉珍;现代近红外光谱技术及应用进展[J];光谱学与光谱分析;2000年02期
7 陈卫国,李鹏程,骆清铭,卢广,胡波;用近红外光拓扑图技术短期预测脑梗塞[J];光子学报;2000年08期
8 徐国栋,刘明,陈刚,龚辉,骆清铭;肌氧含量的近红外无损监测及其与气体交换率的对比研究[J];航天医学与医学工程;2005年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 黄岚;近红外组织氧绝对量检测的研究及应用[D];清华大学;2004年
2 李成军;近红外光谱技术用于前额叶皮层工作记忆作用的研究[D];华中科技大学;2005年
3 腾轶超;近红外空间分辨光谱技术及其在脑氧无损检测中的应用[D];清华大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 赵娜娜;近红外光谱技术用于老年人大脑皮质运动想象作用的研究[D];首都体育学院;2011年
2 姚国杰;近红外光无创脑血、氧监测仪早期诊断脑梗塞的实验与临床研究[D];第一军医大学;2002年
3 杨勤;运动想象的脑功能分析[D];电子科技大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张海琴;基于NIRS法对运动负荷影响VFT任务的效应研究[D];首都体育学院;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王艳斌,袁洪福,陆婉珍,齐洪祥,殷宗玲;人工神经网络用于近红外光谱测定柴油闪点[J];分析化学;2000年09期
2 熊智新;徐广通;胡上序;;小波系数压缩用于柴油十六烷值近红外光谱分析建模[J];光谱实验室;2006年02期
3 姚志湘;黄洪;刘焕彬;;采用盲信号分离算法处理GC-FTIR信号[J];光谱学与光谱分析;2006年08期
4 田高友;褚小立;袁洪福;;小波变换-偏最小二乘法用于柴油近红外光谱分析[J];计算机与应用化学;2006年10期
5 徐广通,袁洪福,陆婉珍,张新建;近红外光谱技术快速测定柴油物理性质[J];石油学报(石油加工);1999年05期
6 徐广通,陆婉珍;柴油近红外光谱与性质的相关性分析[J];石油学报(石油加工);2001年02期
7 徐广通,刘泽龙,杨玉蕊,沈师孔,陆婉珍;近红外光谱法测定柴油组成及其应用[J];石油学报(石油加工);2002年04期
8 任杰;李延博;慎炼;黄银华;;过氧乙酸处理催化柴油脱硫过程的数学模拟[J];石油学报(石油加工);2007年03期
9 徐广通,陆婉珍,袁洪福;近红外光谱测定柴油十六烷值[J];石油学报(石油加工);1999年04期
10 徐广通,陆婉珍,袁洪福;近红外光谱法测定柴油中的芳烃含量[J];石油化工;1999年04期
【相似文献】
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1 李黎;前额叶Stroop效应的fNIRS/ERP多模式成像研究[D];华中科技大学;2007年
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>李黎
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