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基于真实头模型的脑电信号源分析

王磊  
【摘要】: 脑功能的研究是所有科学中最令人感兴趣的问题之一,同时也是当代自然科学面临的最重大的挑战之一。由于脑电(EEG)的研究是一种真正无创伤的脑功能研究手段,因此,对脑电信号的研究就成为脑研究的热点。其核心为脑电(EEG)逆问题,即从头皮表面测得电位数据,重建出产生该电场的脑电信号源的分布。 本论文在分析了从磁共振图像(MRI)构建脑电数值计算头模型的方法,脑电正问题的边界元(BEM)数值计算方法,以及脑电逆问题求解方法,并在此基础上,开发了基于真实头模型的脑电信号源分析软件。重点研究了逆问题解空间的建立,以及在真实头模型基础上求解脑电逆问题的计算方法。 本论文的主要工作和结果如下: 1) 对从MRI图像中提取出来脑部轮廓进行分析处理,结合对脑部三角形剖分方法,对脑部进行六面体网格剖分,构造出基于电流分布模型求解脑电逆问题所需要的解空间。 2) 在基于真实头模型的脑电逆问题解空间建立的前提下,运用Shrinking LORETA—FOCUSS算法对脑电逆问题进行求解,并对Shrinking LORETA—FOCUSS算法和LORETA算法、FOCUSS算法进行了比较。 3) 研究了在具有真实几何结构及电磁参数的头模型下脑电正、逆问题的求解方法,形成了自己的思想,开发了基于MATLAB环境的脑电信号产生源分析计算软件,实现了从MRI图像出发建立头的数值计算模型,用BEM算法计算脑电正问题,用Shrinking LORETA—FOCUSS方法进行脑内电活动的反演的一系列计算仿真。 由于脑功能的复杂性,在今后的研究工作中,立足脑电静态分析的基础上,进行动态分析方法的研究,并且对所开发的软件,做进一步的优化和完善。


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