腦電信號偽跡去除方法的研究與應(yīng)用.pdf

1、腦科學(xué)是21世紀生命科學(xué)研究的前沿與熱點之一。腦電圖(Electroencephalography，EEG)作為一種無創(chuàng)的探測技術(shù)，毫秒級的時間分辨率決定了其在腦科學(xué)研究中具有不可替代的作用。隨著神經(jīng)科學(xué)研究的深入，具有單一特點的腦電圖成像技術(shù)已經(jīng)不能滿足研究的要求，融合分別具有空間分辨率的功能磁共振(functional Magnetic Resonance Image，fMRI)和因果關(guān)系的經(jīng)顱磁刺激(Trans-cranial M

2、agnetic Stimulation，TMS)的多模態(tài)成像技術(shù)已經(jīng)得到的廣泛的關(guān)注和研究應(yīng)用。然而，腦電信號只有微伏量級，極易受到人體生理信號和空間電磁噪聲等非生理信號的干擾，結(jié)果是阻礙腦電信號后續(xù)的讀取、研究分析和應(yīng)用。因此，去除腦電信號的噪聲干擾，保留原始真實的腦電信息對于腦科學(xué)研究和臨床應(yīng)用具有重大的理論和實際意義。
　　本工作針對腦電信號中內(nèi)在生理信號噪聲或是外界電磁噪聲的干擾，基于現(xiàn)代信號處理技術(shù)，發(fā)展相應(yīng)的方法進行腦

3、電信號偽跡的去除，為后續(xù)的腦功能研究和臨床應(yīng)用提供真實可靠的腦電信號。主要內(nèi)容如下：
　　1.針對單一模態(tài)EEG信號中的眼電偽跡(Electrooculogram，EOG)去除問題，獨立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)方法可能存在著EOG不能充分去除或是引起真實 EEG信號缺損的不足，利用系統(tǒng)辨識中的擴展自回歸模型(AutoRegressive eXogenous，ARX)估計方法對

4、這一缺陷進行改進，恢復(fù)信噪比更高的EEG信號；
　　2.在EEG-fMRI融合引入的磁場偽跡干擾去除中，功能磁共振最優(yōu)偽跡模板估計(fMRI Artifact Slice Template Removal，F(xiàn)ASTR)方法同樣可能存在著磁場偽跡不能充分去除或是引起真實 EEG信號缺損的不足。本工作中，基于 FASTR的去除結(jié)果，結(jié)合ARX方法對FASTR造成的EEG信號缺損進行一定程度的校正，實現(xiàn)對EEG信號的較為可靠估計；

5、>　　3.針對EEG-TMS同步記錄中的瞬時磁場偽跡干擾，綜合分析TMS偽跡的周期性特點，本文發(fā)展了模板估計、時域主成份分析(Principle Component Analysis，PCA)(TBA)相結(jié)合的方法對TMS偽跡進行去除。較傳統(tǒng)的空域分解方法，其更能適用于具有較少導(dǎo)聯(lián)的臨床場合；
　　4. fMRI研究表明，臨床病理與病患的大腦功能網(wǎng)絡(luò)連接異常是相關(guān)的。心因性非癲癇(Psychogenic Non-Epileptic