近红外脑功能成像的血氧信号分析

摘要

近年来，医学影像已经成为医学技术中发展最快的领域之一，为现代医学的诊断、治疗、手术等方面提供了最重要、最强有力的工具。在目前多种针对脑功能的成像技术中，具有独特优势的近红外光谱技术(NIRS)逐渐应用于生物医学领域，成为研究的热点。
　　 本文的近红外脑功能成像主要成像区域为大脑的前额叶皮层(PFC)。前额叶皮层位于脑的最前方，额叶的运动皮层和前运动皮层的前部，是情绪中枢的重要环节之一，在情绪加工中发挥着重要的作用。效价假说认为左半球处理积极情绪，右半球处理消极情绪。
　　 本文运用核独立成分分析(KICA)和Granger因果分析对前额叶在不同情绪词汇刺激时的血氧信号进行了一些研究，主要研究工作如下：
　　 (1)为了解决由于外界干扰和实验者本身的体温的变化，心跳、呼吸等对血氧信号的影响，机器自热以及机器疲劳等出现的噪声，我们对数据进行相关的预处理，使得处理后的数据能更好的解释心理学实验。
　　 (2)分析独立成分分析(ICA)方法的优势和不足，从而在处理近红外脑功能信号上首次应用了核独立成分分析(KICA)方法。通过KICA方法对16通道近红外数据进行处理，得到不同情绪词汇刺激时左右前额叶血氧浓度变化的差异，得到不同情绪时左右前额叶的激活程度差异。
　　 (3)运用Granger因果检验方法来分析处理16通道的数据。通过左右划分8个区域并求平均值后求Granger因果关系得到左右前额叶之间的信息传递关系；通过上下划分8个区域并求平均值后求Granger因果关系的方法得到上下前额叶之间的因果关系；通过划分的不同词性时间区域后求Granger因果关系得到抑郁倾向被试的右侧优势半球。这与前人的心理学研究结果相符。