基于多尺度功能脑网络融合特征的抑郁症分类算法

【摘要】提出一种多尺度功能脑网络融合特征的抑郁症分类方法，具体思想包括:首先通过精细化脑区，建立4种不同尺度的脑网络；然后对每种尺度的脑网络分别提取局部特征和全局特征，并将多种尺度脑网络的特征进行有效融合并降维；最后使用支持向量机对患者脑部功能磁共振影像进行分类。试验结果表明，分别提取局部特征和全局特征，并进行有效融合，可以提升识别效果；空间尺度减小会得到更多有效特征，进而能够有效提升分类结果；多尺度特征融合也可以在很大程度上对分类结果起到积极作用。与传统单一大尺度脑网络方法相比，本研究提出的方法获得了更加优秀的试验结果，识别率可达88.67%，充分验证了本研究提出方法的有效性和可行性，并为抑郁症患者的临床诊断与治疗提供生物学依据。     

脑磁图的反演问题

生物磁学(Biomagnetism)是研究生物材料产生外部磁场的一门学科。对人体而言,神经和肌肉组织中的离子电流都能够产生这种外部磁场。根据产生磁场的器官不同,人体的磁场可以划分为心磁场,脑磁场和肌磁场等。其中反应脑磁场变化的脑磁图(MEG)是生物磁学研究中最活跃的一个领域。     

双语脑功能机制的脑磁图研究进展

双语者经常使用两种语言已被证明对语言和认知功能有广泛的影响,但是双语使用影响大脑的机制目前尚不清楚.脑磁图通过非侵入性方式测量微弱的脑磁场信号,可更准确反映脑部神经活动,对于脑疾病早期诊断和脑科学前沿研究具有重大意义.在阐述脑磁图技术的发展进程、分析方法和软件的基础上,从脑发育过程的双语优势、双语切换的脑机制研究、双语...     

基于脑磁图的智能脑机交互关键技术EI北大核心CSCD

脑机交互(BCI)是一种变革性的人机交互,旨在绕过外周神经和肌肉系统直接把脑神经的感知觉、表象或思维活动转化为动作,以进一步改善或提高人类的生活质量。脑磁图(MEG)测量神经元电活动产生的磁场,具有非接触式测量、时空分辨率高和准备方便等独特优势,是一种新的BCI驱动信号,基于脑磁图的脑机交互(MEG-BCI)研究具有重要脑科学意义和潜在应用价值。迄今为止,少有文献阐述MEG-BCI涉及的关键技术问题,为此本文聚焦MEG-BCI关键技术,详述了实用MEG-BCI系统中涉及的信号采集技术、MEG-BCI实验范式设计、MEG信号分析和解码关键技术、MEG-BCI神经反馈技术及其智能化方法。最后,本文还讨论了MEGBCI存在的问题和未来发展趋势,期望本文为MEG-BCI创新研究提供更多有益思路。     

脑磁图研究的若干理论问题（下）—脑磁逆问题

脑磁逆问题的求解是脑磁研究的一个重要方面，研究方法可分炳类，即磁源重建方法及偶极子定位方法。本从上述两个方面，较为全面地介绍了近年来国际上地一些主要研究成果，并对其中若干问题进行了详细的讨论。最后说明了目前脑磁研究稚行进一步解决的问题及可能的方案。     

脑诱发电位的多尺度分析及其临床应用

1 引言 本文介绍了一种新发展的非线性(no-linear)、多尺度(multiscale)、多分辨信号(multiresolution sign)分析方法-子波分析(wavelet analysis)的基本概念、基本理论和基本方法及其在脑诱发电位(BEP)分析中的应用.     

脑磁图

一、脑磁图发展简史 美国的Baule和Mcfee在1963年首次记录了生物磁场，用200万匝的诱导线圈测量心脏产生的磁信号。5年以后，美国麻省理工学院的Cohen首次在磁屏蔽室内进行了脑磁图（magne-toencephalography，MEG）记录。Cohen用诱导线圈和信号叠加技术及超导技术测量了脑的8～12Hz的仪节律电流所产生的脑磁信号。1969年Zimmerman和同事发明了点接触式超导量子干涉仪（super—conducting quantum interfere device，SOUID），使探测磁场的灵敏度大大提高。     

基于多尺度排列熵的精神分裂症MEG信号分析

通过应用多尺度排列熵分析方法对精神分裂症患者和健康正常人的静息态脑磁图(MEG)信号进行信号的复杂性定量分析与对比,发现:在两组样本的多尺度排列熵均值比较中,精神分裂症患者93.82%通道上的多尺度排列熵值高于正常对照组;精神分裂症患者的MEG信号的多尺度排列熵在19个通道上存在显著性差异(P<0.05,FDR校正),这些差异通道集中分布在脑区上的颞叶和额叶等部位。这个发现与既往的MRI和EEG等神经影像学对精神分裂症的研究结果相一致。这些特征提示MEG信号的复杂性测度或许可以为精神分裂症患者的诊断及判别提供新的辅助参考依据,有助于了解及分析精神分裂症的症状表现及其病理机制,为精神分裂症的病理分析和临床诊断方法的研究提供新的研究思路与途径。     

脑象图抑郁症专家诊断系统及其临床应用

目前,脑象图技术广泛用于医疗诊断系统与社会测评体系中。本文主要介绍了脑象图检测设备——和德脑象图工作站主要特性、软件分析功能与脑象图技术特点以及如何解读抑郁症专家诊断分析报告,从临床医疗的角度完整阐述了脑象图技术的应用。     

脑磁图研究的若干理论问题(下)——脑磁逆问题

脑磁逆问题的求解是脑磁研究的一个重要方面 ,研究方法可分为两大类 ,即磁源重建方法及偶极子定位方法。本文从上述两个方面 ,较为全面地介绍了近年来国际上的一些主要研究成果 ,并对其中若干问题进行了详细的讨论。最后说明了目前脑磁研究中尚需进一步解决的问题及可能的方案     

基于PCA和LDA数据降维的脑磁图脑机接口研究

脑磁图(MEG)信号作为一种新的脑-机接口(BCI)输入信号,含有手运动方向的模式信息。通常对MEG信号采用信号处理的特征提取和线性分类,识别率一直难于提高。本文提出用主成分分析(PCA)方法对其进行特征提取,并用线性判别分析(LDA)进行了优化,最后用最近邻非线性分类器进行分类,在分类结果的基础上分析了混淆矩阵。实验结果表明PCA+LDA方法能有效的分析多通道的MEG信号,平均识别率达到了53.0%,优于BCI竞赛Ⅳ的识别率46.9%。     

基于多尺度排序递归图的糖尿病轻度认知障碍脑电信号分析

研究糖尿病轻度认知障碍(MCI)脑电信号多尺度的确定性特性, 有利于其早期预防和诊断。基于多尺度下的排序递归图, 对15通道闭眼静息态的脑电信号进行多尺度排序递归图确定性分析。4组被试分别为14例糖尿病轻度认知障碍(DM-MCI)、11例糖尿病认知功能正常(DM-nMCI)的患者以及16例无糖尿病轻度认知障碍(nDM-MCI)、10例无糖尿病认知功能正常(nDM-nMCI)的患者。利用单因素方差分析(one-way ANOVA)对4组被试脑电信号的多尺度确定性值进行统计分析, 利用皮尔森相关方法研究多尺度确定性与认知功能之间的相关性。结果显示, 小尺度1≤s≤4时, nDM-MCI组和nDM-nMCI组确定性DET值明显高于DM-MCI组和DM-nMCI组的DET值;大尺度12≤s≤15时, 4组DET值差异性小, 且DM-MCI组所有电极不同尺度下的确定性值均要高于DM-nMCI;轻度认知障碍患者在C3(DM-MCI: 0.83±0.09, nDM-MCI: 0.86±0.09)和C4 (DM-MCI: 0.85±0.08, nDM-MCI: 0.88±0.08, )电极的小尺度下确定性值显著增高, 是认知障碍的主要特征, 且与Boston (P=0.033), FAQ(P=0.026), WAIS (P=0.037), MoCA (P=0.039, P=0.017)等多项认知功能显著相关;糖尿病患者在Fp1(DM-MCI: 0.80±0.09, DM-nMCI: 0.75±0.07)、Fp2(DM-MCI: 0.80±0.09, DM-nMCI: 0.75±0.01)和Oz(DM-MCI: 0.76±0.06, DM-nMCI: 0.73±0.07)小尺度确定性和Fp2(DM-MCI: 0.96±0.03, DM-nMCI: 0.94±0.01)大尺度确定性显著降低, 是糖尿病的重要特征。基于多尺度排序递归图的确定性可用于分析与认知功能下降和糖尿病相关的脑电特征。     

抑郁症患者的脑电超慢涨落图47例分析

目的：利用脑电超慢涨落图技术（ET）研究抑郁症患者治疗前后脑内多种神经递质的变化和与脑功能状态的关系。方法：本文47例均符合中国精神疾病分类和诊断标准（CCMD-3）抑郁症诊断标准，于用药前及用药后2、4、6周各作一次ET检测，共4次。采用t检验，分析抑郁症治疗前后神经递质及脑功能状态变化情况。结果：①抑郁症患者冶疗前脑内神经递质测值与正常值比较，其γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酸（Glu）、5-羟色氨（5-HT）、乙酰胆碱受体（AchR）、强抑制物质（INH）等测值均高于正常值，而强兴奋物质（EXC）、乙酰胆碱（Ach）、去甲肾上腺素（NE）、多巴胺（DA）的测值均低于正常值，但经配对t检验差异无显著意义（P〉0．05）；②与治疗前比较，治疗后2、4、6周GABA、Glu均升高，差异有非常显著意义（P＜0．01）；③治疗后Ach上升（P〈0．01）；④在治疗后第二周、第四周和第六周5-HT、NE显著升高（P＜0．05）；⑤汉密尔顿抑郁量表（HAMD）、抑郁自评量表（SDS）治疗前后评分比较差异均有非常显著意义（P＜0．01）。结论：抑郁症的发生可能与脑内神经递质GABA、Glu、5-HT、Ach、NE、DA、INH物质、EXC物质和脑功能失调有关。     

脑磁图研究的若干理论问题(上)——基本电磁学方程及脑磁正问题

本文概述了脑磁技术的发展历程、现状及潜在的临床价值。详细阐述了脑磁研究中使用的基本电磁学理论 ,包括描述电磁规律最基本的麦克斯韦方程组 ,生物电磁研究中麦氏方程的准静态近似条件 ,介质分区域均匀时计算电场、磁场的 Geselowitz公式。在准静态近似条件下 ,讨论了原在电流密度 (Primary current density)与脑外磁场的线性关系。阐述了脑磁正问题中常用的球对称导体模型解及基于真实头模型的边界元方法解。     

海洛因成瘾者脑磁图的临床研究初探

目前脑的研究越来越受到重视，且由宏观、大体渐深入到细胞、亚细胞乃至分子、基因水平。脑磁图(MEG)作为一项崭新的神经电生理技术，已越来越多地用于癫痫的术前评估及功能区的定位，乃至其他有关脑功能的研究，但有关吸毒者的MEG研究国内外尚未见文献报道。本文的目的是试图利用MEG找到吸毒者脑部快波灶或慢波灶，为     

脑磁图研究的若干理论问题（上）——基本电磁学方程及？…

本概述了脑磁技术的发展历程，现状及潜在的临床价值。详细阐述了脑磁研究中使用的基本电磁学理论，包括描述电磁规律最基本的麦克斯韦方程组，生物电磁研究中麦氏方程的准静态近似条件，介质分区域均匀时计算电场、磁场的Ｇｅｓｅｌｏｗｉｔｚ公式。在准静态近似条件下，讨论了原在电流密度与磁外磁场的线性关系。阐述了脑磁正问题中常用的球对称导体模型解及基于真实头模型的边界元方法解。     

正常成人脑电信号多尺度分析

目的:研究正常成人脑电信号的多尺度特征.方法:记录20例正常成人安静闭目状态下脑电图,对其进行连续子波变换,观察脑电信号在不同尺度(频带)的细节特征,各尺度间的相互联系,以及能量分布特征.结果:正常成人脑电图的多尺度特征为各尺度(频带)的子波系数的幅值普遍相对较低,尺度(频带)分布范围较广,在特定的尺度范围内可见较强的相对稳定的节律性活动,相邻尺度间关联密切,呈层级关联的"家族"式结构,分尺度功率在0.1 Hz、1 Hz、10 Hz附近形成三个峰的分布.结论:子波分析作为一种新的数学方法,适合于脑电信号的分析,通过子波分析可以获得脑电信号在不同尺度(频带)上的细节特征.脑电信号多尺度特征产生的生理生化机制有待于进一步研究.     

健康人群脑磁图时频分析运动磁场的初步研究

目的:利用脑磁图(MEG)合成孔径磁场测量(SAM)时频分析法研究正常健康受试者运动磁场的变化情况.方法:17例健康受试者给予纯音刺激,受试者听到声音后右手食指触压按键感应器.以声音触发为基点进行平均,选择触发点后的波形进行分析.结果:所有17例受试者定位大脑皮层中央前回,与运动皮层解剖位置一致,在听到触发后的400～550 ms之间有比较明显的密集激活,占总激活数的74％(34/46).结论:MEG的SAM时-频分析法能够确切地描述皮层神经兴奋活动在时频域的能量变换情况.     

脑象图技术临床研究与应用

脑象图技术不断地深入各个领域的研究,并逐步得到了推广与应用。特别在医疗卫生领域对抑郁症疾病诊断所取得的科研成果,为精神医学提供了客观诊断的新技术与新方法。本文主要介绍了脑象图技术的临床研究与应用、医疗检测设备—和德脑象图工作站。基于计算平台的抑郁症专家诊断分析系统以及脑象图技术在其他领域的应用,对脑象图技术的研究与应用现状进行了阐述。