一种基于稀疏分解去除EEG信号中MRI伪迹的新方法

在脑电图(Electroencephalography,EEG)和功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging, FMRI)同时记录时,如何有效的去除混入EEG信号中的强磁共振(Magnetic resonance imaging,MRI)伪迹干扰信号是当前在EEG和FMRI的联合研究中面临的一个信号前期处理难点。主要从MRI干扰信号和EEG信号在时空上的差别出发,提出了一种基于混合过完备库的稀疏成分分析的分解方法,实现了强MRI干扰下的EEG信号的估计。在方法实现中,首先利用小波和离散余弦构造能体现MRI干扰和EEG时空特性差别的混合过完备库,然后通过匹配追踪(Matching pursuit,MP)方法在混合过完备库中的学习,实现MRI伪迹的消除。对模拟数据以及真实记录的混入了MRI干扰的EEG信号的估计实验结果,证实了该方法的有效性。     

一种基于独立成分分析的功能磁共振数据处理方法

独立成分分析（ICA）是统计信号处理中的一项新技术，用来从混合信号的多维观测中提取具有统计独立性的成分。我们针对功能磁共振数据处理，采用先对相邻的两体元信号作ICA分离，然后与参考信号进行相关，把相关系数大于一定阈值的体元作为刺激引起兴奋的体元，从而实现刺激的功能定位。经实际脑功能磁共振数据试验，初步证明了方法的有效性。     

弥散张量成像揭示部分及全面发作癫痫患者的丘脑改变

目的分析部分发作(PS)及部分继发全面发作癫痫患者(SGC)脑弥散张量的改变情况。方法本研究纳入11例PS患者,11例SGC患者及15例正常对照者。弥散张量成像采集采用3.0T磁共振仪,用15个方向的单次激发平面回波序列。采集数据用DTI-Studio软件计算每个受试者表观弥散系数图,然后用基于体素(VBA)的方法进行分析,取校正后P<0.05为有意义区域。基于VBA的发现,本研究对双侧丘脑的表现弥散系数图(ADC)值进行感兴趣区(ROI)分析,采用SPSS 11.5统计软件包进行统计分析,以P<0.05为差异有统计学意义。结果VBA结果显示PS和SGC患者均存在双侧上纵束、胼胝体及双侧颞叶等区域白质ADC值的增加。但双侧丘脑ADC值增加只有在SGC患者才能观察到。ROI分析结果同样显示SGC患者双侧丘脑ADC值的增加。结论本研究结果支持皮质丘脑环路假说,即丘脑功能的异常导致继发全面癫痫的发作。     

独立成分分析及其应用的研究进展

独立成分分析(ICA)是一项把混合信号分解成具有统计独立性成分的新技术。ICA近年已在生物医学和雷达等领域的信号分离中展示了很好的应用前景。我们比较系统地介绍了ICA的基本原理、主要算法、应用和将来ICA研究的发展方向，旨在进一步推动有关的理论与应用研究工作。     

早发青少年精神分裂症患者皮质下脑结构协变连接异常的研究北大核心CSCD

目的 探讨早发青少年精神分裂症患者皮质下脑结构体积和协变连接异常变化.方法 对39例首次发病未用药的早发青少年（12～18周岁）精神分裂症患者（患者组）以及31名年龄、性别及受教育程度与之相匹配的健康志愿者（对照组）进行全脑磁共振扫描;采用Freesurfer软件对T1加权脑结构像进行图像分割配准处理,并提取皮质下脑体积进行双样本t检验分析,利用组水平线性相关构建皮质下脑区之间的协变连接,对协变连接r值进行Fisher r-to-z变换后进行组间Z检验比较分析.结果 患者组（n=35）左侧丘脑（7755 mm^3与7955 mm^3,t=-2.16,P〈0.05未校正）、左侧海马（4200 mm^3与4331 mm^3,t=-2.01,P〈0.05未校正）相对于对照组（n=29）体积减少;患者组皮质下脑区协变连接在左侧苍白球与壳核、左侧海马与杏仁核、右侧杏仁核与丘脑、右侧杏仁核与壳核、左侧壳核与右侧丘脑之间显著降低（Z=1.88～2.87,P〈0.05 FDR校正）.结论 早发青少年精神分裂症患者皮质下局部脑体积减少以及协变连接降低,这可能提示患者皮质下边缘系统、基底节脑区的结构协同发育异常.     

一种基于独立成份分析的fMRI时-空模型数据处理方法

独立成份分析(ICA)是信号处理领域中斯近发展起来的一种很有应用前景的方法，而脑功能磁共振(fMRI)信号的有效分离与识别是一个正在研究和试验之中的技术领域。因此，发展基于ICA的fMRI数据处理方法具有明显的理论价值和应用前景。本文首先介绍了ICA原理，分析了现行ICA—fMRI方法采用的信号与噪声的空域分布相互独立的信号模型所存在的明显不足，然后提出了微域中的信号与噪声的时域过程相互独立的fMRI信号模型，从而建立了一种新的fMRI数据处理方法：邻域独立成份相关法。合理的fMRI实验数据处理结果验证了新方法的合理性。     

基于独立成分分析和最小模解的眼电伪迹去除

目的：在采集到的脑电信号中分离并去除眼电伪迹，为临床应用和认知研究提供真实的脑电数据。方法：应用一种基于独立成分分析和最小模解的处理算法来去除眼电伪迹的影响。首先利用最小模解求解头表电位的皮质等效源分布，然后对皮质等效源进行独立成分分解，最后将分解后去除眼电伪迹的等效源还原为头皮数据。结果：利用独立成分分析分解等效源中眼电成分时比在头皮上更加准确，得到了所有电极在没有眼电成分即600～1600ms时间段内处理前后的数据相关系数。结论：基于独立成分分析和最小模解的处理算法可以实现在保证脑电信号完绍的前提下完全的去除眼电伪迹，能够在临床和认知研究中应用。     

未经治疗的首发精神分裂症患者脑灰质非对称性改变:基于VBM的MRI结构研究

目的:采用核磁共振成像及优化的基于体素形态学研究(voxel based morphometry,VBM)新技术分析未经治疗的首发精神分裂症患者的脑结构非对称性改变。方法:对符合DSM-IV精神分裂症诊断标准,同时未经药物治疗的首发精神分裂症住院患者以及正常志愿者各20例进行核磁共振扫描脑结构成像及基于VBM的脑非对称性分析。结果:病例组较正常对照显示出明显的正常非对称性减低甚至反转的改变。正常右利手左半球优势区域如额上回、颞中回、扣带回、眶回、尾状核头以及丘脑的非对称性下降;中央后回非对称性反转;海马及海马旁回的右大于左的非对称性增加。结论:脑非对称性在未用药物治疗的首发精神分裂症患者中有明显的异常改变,提示精神分裂症患者存在原发的脑结构非对称性异常,脑非对称性紊乱的存在反映了神经异常发育与精神分裂症的发病的关联。精神分裂症患者存在的脑结构非对称性异常可能构成了精神分裂症的神经生物学表征。     

青少年肌阵挛癫痫发作间期EEG-fMRI的研究

采用同步脑电与功能磁共振(Simultaneous electroencephalography-correlated functional magnetic resonance imaging,EEG-fMRI)技术,研究青少年肌阵挛癫痫患者发作间期痫样放电时脑部血氧水平依赖(Blood oxygen level-dependent,BOLD)信号变化。结果发现:双侧大脑半球的激活及失活信号变化普遍对称且各自独立存在,信号由枕顶至额区逐渐减少。阳性激活区有:楔叶、岛叶、额中部内侧、小脑中线两侧及丘脑。阴性激活区有:双侧额前部、顶部及扣带后回。由此推断:以棘慢复合波为表现形式的同步的神经元活动可能反映了丘脑皮层BOLD信号的激活,而失活区域反映了异常放电时的脑功能的静息状态;这类激活在神经元的活动(EEG)与fMRI结果之间有很好的对应关系;EEG-fMRI是研究脑功能状态有效的方式。