脑磁图源定位及相关问题的研究

摘要

脑磁图源定位是指利用脑外测得的磁场值来估计脑磁图源的信息。脑磁图是非侵入性的，具有较高的时间分辨率和获得较高空间分辨率的潜力。如何实现更高精度、更快速的定位，对于临床医学和脑科学研究有着重要意义。本文在如何应用脑磁图实现快速、精确的脑神经活动源定位方面展开了大量研究，创新内容主要包括以下几部分： 1．提出一种结合混沌优化算法的脑磁图源定位方法。该方法利用混沌运动遍历性的特点估计目标函数的全局最大值，进行初步的脑磁图源定位；然后，在小范围内结合网格的方法，进一步进行精确的定位。实验结果表明，此方法在保证定位精度的前提下，大大加快了定位速度。 2．提出一种基于独立元分析的脑磁图源定位方法。该方法重新安排了求解过程，通过独立元分析，取出只包含感兴趣神经源位置信息的数据，进行定位，使定位更具针对性，因此节省了定位时间。实验结果表明，该方法能加快定位的速度，同时能够一定程度克服噪声的影响，具有更强的抗噪声能力。 3．提出一种基于噪声调节主元分析的脑神经活动源数目估计方法。该方法包括基于小波的噪声估计模块和噪声调节主元分析模块。由于脑信号频率较低，前者能较准确地估计出噪声的方差；后者以信噪比为目标函数，实际推导中加入了将噪声协方差白化的过程，能方便地以1为阈值，界定信号和噪声，从而确定脑磁图源的数目。实验结果表明，该方法适用于多个源的情况，并且具有较好的抗噪声能力，在噪声很大的情况下仍能正确估计源数目，而这对实现脑磁图源的精确定位有积极的意义。

目录

声明

摘要

第一章前言

1.1脑磁图概要

1.1.1 脑磁场的发生机制

1.1.2 脑磁图信号的测量系统

1.1.3 脑磁图信号特点

1.1.4脑磁图源定位

1.2选题意义

1.3脑磁图源定位研究概况

1.4本文的主要内容

第二章脑磁图正问题

2.1 Biot-Savat定律

2.2模型组成

2.3模型近似

2.3.1 偶极子、球模型

2.3.2独立拓扑结构

2.4测量传感器排列

2.5小结

第三章脑磁图逆问题的扫描计算方法

3.1 目标函数

3.2多信号分类算法

3.3递归多信号分类算法

3.3.1 信号子空间

3.3.2子空间相关度

3.3.3 递归多信号分类算法介绍

3.4小结

第四章基于混沌优化算法的脑磁图源定位方法

4.1混沌优化算法

4.1.1 混沌动力学

4.1.2 基本术语

4.1.3混沌优化算法

4.1.4 混沌优化算法的收敛性分析

4.2将混沌优化算法用于脑磁图源定位

4.2.1 基本框架

4.2.2 参数选择及算法改进

4.3实验结果与分析

4.3.1 实验环境

4.3.2 实验结果

4.3.3 讨论

4.4小结

第五章结合独立元分析的脑磁图源定位方法

5.1独立元分析算法介绍

5.2独立元分析在脑电信号处理中的应用

5.3结合独立元分析方法的脑磁图源定位

5.4实验结果与分析

5.4.1 模型参数

5.4.2无噪声情况

5.4.3有噪声情况

5.4.4 讨论

5.5小结

第六章脑磁图源数目的确定

6.1背景介绍

6.2基于残差的方法

6.3基于特征值分解的方法

6.3.1 主元分析方法

6.3.2 噪声调节主元分析方法

6.3.3 基于小波变换的噪声估计方法

6.3.4 基于噪声调节主元分析的脑磁图源数目估计

6.4实验结果与分析

6.4.1 模型参数

6.4.2无噪声情况

6.4.3有噪声情况

6.5小结

第七章总结与展望

7.1主要工作成果

7.2存在的问题及进一步研究的展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢