三目标最优化结合磁场信号SVD正交分解用于脑磁源的定位计算（ …

脑磁源的定位是脑磁图研究的一个基本问题。该问题属不定问题，即根据探头测量的微小磁场所建立的方程组求得的未知脑磁源有无穷组解。因此需要通过建立合理的数学模型补充适当信息。脑磁场测量ＳＶＤ正交分解且进行单偶极子搜索方法，已被广泛采用。该方法假定脑磁源是许多孤立的偶极子源，且偶极子源之间在统计上是互相独立的。     

脑磁源的定位计算的最优化

脑磁源的定位是脑磁图（Ｍａｇｎｅｔｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｐｈｙ，ＭＥＧ）研究的一个基本问题。该问题属不定问题，即根据探头测量的微小磁场所建立的方程组求得的未知脑磁源有无穷组解。因此需要通过合理的数学模型补充适当信息。目前的两种主要的数字模型为偶极子源搜索法和Ｌｐ最小模法。对前者若采用全局搜索费时太多，若采用梯度类搜索法又容易收敛到局部极值点。故一般得用其他方法引导，定出初值，再使用梯度类搜索法     

时空模型结合模拟退火进行脑磁源的定位

脑磁源的定位问题是脑磁图（magnetoencephalography,MEG)研究的一个基本问题，其中多偶极子定位是脑磁逆问题研究当中的难点。本文通过研究脑磁图的时空模型STSM（spatio-temoral source modeling)，提出将时空模型与模拟退火相结合进行多偶极子的定位，以克服其他优化方法易落入局部极小的不足，时空模型中偶极子参数经分解可分为线性部分和非线形部分，只对非线性部分进行模拟退火优化大大降低了优化空间的维数。通过与MUSIC（MUltiple SIgnal Classification)方法的比较，发现将时空模型与模拟退火相结合可以相对降低对源信号独立性的要求。     

用于磁刺激线圈设计的算法

用于磁刺激线圈设计的算法［英］／ＲｏｔｈＢＪ…／／ＭｅｄＢｌｏｌＥｎｇＣｏｍｐｕｔ．一１９９４，Ｍａｒｃｈ．２１４磁刺激是一种非侵入地分析脑功能的可取技术。一个电流脉冲通过置于脑附近的线圈，其产生的时变磁场在脑中产生一个电场。磁刺激的应用因为刺激源的...     

生物医学电磁逆问题及其数值计算方法

本文从电阻抗层析成像（ＥＩＴ）、心电／心磁源定位（ＥＣＧ／ＭＣＧｓｏｕｒｃｅｌｏｃａｔｉｏｎ）、脑电／脑磁源定位（ＥＥＧ／ＭＥＧｓｏｕｒｃｅｌｏｃａｔｉｏｎ）的功能、意义、临床应用前景、存在的主要问题、实现的数值计算方法等方面进行较全面概述，并对其中的若干新出现的数值计算方法进行了较深入的讨论。     

生物医学电磁逆问题及其数值计算方法

本文从电阻抗层析成像（ＥＩＴ）、心电／心磁源定位（ＥＣＧ／ＭＣＧ ｓｏｕｒｃｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ）、脑电／脑磁源定位（ＥＥＧ／ＭＥＧｓｏｕｒｃｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ）的功能、意义、临床应用前景、存在的主要问题、实现的数值计算方法等方面进行较全面概述，并对其中的若干新出现的数值计算方法进行了较深入的探讨。     

利用广义逆修正的高斯—牛顿算法求解脑磁逆问题

在脑磁图的理论研究中，通过求解脑磁逆问题以确定磁源参数是一个重要的问题，由于磁场方程为非线性方程，难以给出解析解，而利用最优化方法可以对这种源参数进行估计。在多种常用的大线性局域优化算法中，高斯一牛顿算法具有较快的收敛速度，在采用这中算法计算时，须考虑关于最小二乘残差的雅可比矩阵的奇异性问题，一般情况下，出现奇异时，一种修正方法是采用负梯度方向作为迭代方向，这样可能造成收敛速度的下降；另一种被称为Levenberg-Marquardt方法的，是通过在矩阵中增加一些修正因子，来改善矩阵性质使之非奇异，这里采用一种基于Moore-Penrose广义逆的修正方法，并证明了这种方法可以保证成功的迭代搜索方向，模拟计算表明：在合理选择迭代初始值的条件下，对于只有一两偶极子源的情况，这一修正的高斯－牛顿的高斯－牛顿算法是求解脑磁逆问题的有效工具。     

磁刺激内关穴的脑电源定位分析

与传统的针灸和电针刺激相比,磁刺激具有无创、无痛、不接触、易于操作等良好的安全性能.对磁刺激内关穴的脑电信号提取诱发电位并进行等效偶极子源定位分析研究.利用磁刺激仪对内关穴(PC6)及内关穴附近非穴位点(假穴)进行了相同强度、相同频率的磁刺激,分析了同步采集的脑电信号的诱发电位并对其进行了等效偶极子源定位研究.结果表明...     

基于时空数据抑制噪声的快速脑磁源定位算法

在脑内电流偶极子定位计算中，如何抑制噪声提高定位精度是一个重要的问题。在磁源位置及指向固定的假设前提下，利用磁场的时空数据，可以提高定位精度。仿真计算表明：在相同定位精度情况下，该方法与基于瞬时数据的定位方法相比，可以将信噪比降低13db。此外为提高计算速度，文中采用了复合的头模型与组合的优化方法。     

利用广义逆修正的高斯－牛顿算法求解脑磁逆问题

在脑磁图的理论研究中,通过求解脑磁逆问题以确定磁源参数是一个重要的问题。由于磁场方程为非线性方程,难以给出解析解。而利用最优化方法可以对这种源参数进行估计。在多种常用的非线性局域优化算法中,高斯－牛顿算法具有较快的收敛速度。在采用这种算法计算时,须考虑关于最小二乘残差的雅可比矩阵的奇异性问题。一般情况下,出现奇异时,一种修正方法是采用负梯度方向作为迭代方向,这样可能造成收敛速度的下降;另一种被称为Levenberg-Marquardt方法的,是通过在矩阵中增加一些修正因子,来改善矩阵性质使之非奇异。这里采用一种基于Moore-Penrose广义逆的修正方法,并证明了这种方法可以保证成功的迭代搜索方向。模拟计算表明在合理选择迭代初始值的条件下,对于只有一两个偶极子源的情况,这一修正的高斯－牛顿算法是求解脑磁逆问题的有效工具。     

A Method for Staining of Semithin Sections of the Brain

A double-color method for differentiated staining of the perikaryon and neuropile without resin removal is proposed.     

人类脑神经元电偶极子模拟方法的研究

目的：通过对脑神经元电偶极子模拟方法的研究探索脑神经的空间耦合形式及相邻脑神经元的电磁耦合与人类大脑活动的关系。方法：本文对脑神经电偶极子的形成物理学原理进行了深入的探讨,创建了脑神经垂直电偶极子数理模型,用实验的方法对偶极子进行了模拟同时采用MATLAB对该模型进行了偶极子电势分布与耦合的仿真实验。结果与结论：仿真实验的结果与实际电偶极子的电势分布的理论相吻合。该数理模型对于研究脑神经在人脑外部空间的电势分布和耦合形式、研究EEG、ERP及ECoG有一定的应用价值,同时通过对大脑皮层的电势分布与耦合的表现可以对大脑的物理形态进行研究。     

颅脑CT影像的标准化方法

提出了颅脑CT影像的标准化概念，并借鉴于图像恢复中的几何纠正技术，提出了一套可行的颅脑CT影像的标准化方法。该方法首先对原始CT影像进行预处理，然后自动寻找控制点．确定多项式校准方程，最后进行标准化处理。在标准化影像上，我们进一步进行了检验统计工作，实验结果证实该方法行之有效，能为脑科疾病的诊断提供理论依据与实验手段。     

Moving Mesh Method for Reconstructing Some Spread Sources in the Brain

The purpose of this paper is to propose a new algorithm for the analysis of biomagnetic field data obtained from magnetoencephalography (MEG) measurements. This new method overcomes two major problems faced by the current method of data analysis. The first problem is the need to determine the number of sites of brain activity before calculations can be performed. The second problem is inability of the analysis to provide any information regarding the volume of the brain activity. The new data analysis method, called the Moving Mesh Method (MMM), is capable of analyzing MEG data without the need to determine the number of sources beforehand. In addition, the MMM determines the location of brain activity as a three dimensional volume, instead of as a point source of activity. The MMM uses an iterative method of calculating the position of the sources to achieve greater accuracy, and a regularized g-inverse matrix to stabilize its solution. The feasibility of the MMM was examined by two methods. First, a computer simulation was used to confirm the MMM's capability to analyzing MEG data. In the second experiment, the MMM was applied to analyze somatosensory evoked fields obtained using a new imaging system (Shimadzu Biomagnetic Imaging System, Model-100). From the interpretation of the results, we have concluded that the MMM is a feasible method of biomagnetic data analysis.     

一种具有真实人脑外形的脑有限元模型的建立方法

利用曲线拟合方法模拟大脑外形轮廓曲线,然后采用波前法完成曲线内部区域的离散化,并对波前法提出了改进措施。曲线拟合结果和人脑CT照片基本吻合,改进的波前法能快速完成内部区域的离散,初步建立了具有真实大脑外形的脑有限元模型。为下一步脑电阻抗断层成像的算法研究打下基础。     

一种新颖的序列图像自动配准方法

序列图像的配准是医学临床与科研实践中扮演着非常重要的角色.为了快速、准确地进行医学序列图像配准,本文提出了一种利用图像联合直方图进行序列图像自动配准的新方法.首先对图像阈值分割,将其联合直方图划分为4个区域,然后根据不同的配准图像数据,选择定义在不同区域上的计数值作为参数计算的准则函数.该方法设计简单、巧妙,以计数方法代替其他方法中大量的浮点运算.由于准则函数具有良好的光滑特性,且选择Powell算法做最优化搜索,因此保证了优化结果的准确性.和其他算法相比,该方法大大简化了准则函数的计算,从而显著提高了配准优化搜索的速度.根据实验结果,及与基于互信息量方法的对比,证明该方法准确、简便、快速、有效.     

基于反卷积方法的脑激活定位分析

目前用fMRI进行脑功能研究的主要依据是血流敏感性[1]和BOLD[2](blood oxygenation-level dependent)对比度增强原理.当某一脑区被激活时,由于血流增加,引起了氧合血红蛋白浓度的瞬态增加,导致磁化率加权脉冲序列中MR信号的增强.本文着重讨论了反卷积方法在脑激活定位中的应用.该法可以有效地提供良好的解剖学定位,为进一步实现被试间图像的比较分析或由多个被试提取一般性的脑活动机理做准备.     

A Method for Determining Blood Flow and Oxygen Consumption in the Rat Brain

Cerebral blood flow (CBF) and cerebral metabolic rate for oxygen (CMRo₂) were measured in rats under nitrous oxide anaesthesia, using a ¹³³Xenon modification of the Kety and Schmidt inert gas technique with sampling of cerebral venous blood from the retroglenoid vein. Extracerebral contamination of the venous blood sampled was studied by comparing the rates at which the activity of ¹³³Xenon decreased in blood and tissues. Contamination was avoided by gentle compression of the contralateral retroglenoid vein during sampling. CBF and CMRo₂ of the rat brain were 80±2 and 7.6 ± 0.2 ml·(100 g)^-1, min^-1, respectively. These values are about 25% lower than those previously obtained for cerebral cortical tissue under similar conditions. Induced hypercapnia (Paco₂ about 70 mm Hg) or hypocapnia (Paco² 15–20 mm Hg) gave rise to expected changes in CBF but did not alter CMRo² The CMRo² of the rat brain is at least twice that of the human brain. This species difference, which is similar to that previously reported for the oxygen uptake of cerebral tissue in vitro, probably reflects on inverse relationship between brain weight and neuronal packing density.     

基于统计阈值的脑肿瘤MRI图像的分割方法

我们提出了一种基于统计阈值的脑肿瘤MRI图像的分割方法.首先,通过预处理操作去除脉冲噪声和头骨影像,然后利用统计阈值分割方法对肿瘤进行了分割.为了克服经典阈值分割方法存在不完全分割的问题,利用分割后两个类的方差和概率定义了一个新的阈值选择准则,并通过最小化准则确定最佳分割阈值.实验结果证明,本方法分割效果好,解决了采用经典阈值分割方法对脑肿瘤的不完全分割问题.     

基于最大互信息的人脑MR-PET图像配准方法

利用最大互信息法进行多模医学图像配准近来成为医学图像处理领域的热点。MR和PET图像配准对研究神经组织的结构关系和引导神经外科手术有着重要的指导意义。本文描述了一种基于互信息的人脑MR－PET图像配准方法。我们将这种方法应用于图像的几何对准并给出了初步的评估结果。由于不需要对不同成像模式下的图像灰度间的关系作任何假设,最大互信息法是一种稳健性强,可广泛应用于基于体素的多模图像的配准方法。