fMRI任务态数据预处理过程中一种去噪校正方法研究.pdf

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1、2014年第1期闽南师范大学学报(自然科学版)No．1．2014年(总第83期)JournalofMinnanNormalUniversity(Nat．Sei．)GeneralNo．83fMRI任务态数据预处理过程中一种去噪校正方法研究申祥升1,2，龙周军1,2，周军1,2，李川，周海燕，秦裕林(1．北京工业大学国际WIC研究院，北京10o022；2．磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京100069；3．卡内基梅隆大学心理学系，美国)摘要：本研究的主要目的是对被试在核磁共振扫描过程中呼吸、心跳等外在因素产生的干扰信号进行去噪处

2、理．提高信噪比．本方法主要采用与任务无关的听觉区信号作为噪音进行剔除．将听觉区的信号与全脑其他体素做线性回归运算，估算噪声效应值。最后用该体素总值减去噪声效应估算值．由于本研究中的任务主要关注表象过程．所以通过与表象高度相关的后顶叶信号的改变以检验去噪效果．实验结果表明，以灰质听觉区作为噪音参考．去噪效果显著，提高了信噪比，为任务态信号的去噪处理提供了依据．关键词：线性回归；去噪；听觉区；表象；后项叶中图分类号：R445_2文献标志码：A文章编号：2095—7122(2014)01—0033-06NoiseRemovingduri

3、ngTaskStatefMRIDataPreprocessingSHENXiang—sheng，LONGZhou-jun，ZHOUJun，LIChuan，ZHOUHai-yan，QINYu-lin(1．InternationalWICInstitute，BeijingUniversityofTechnology，Beijing，100022，China；2．BeijingKeyLaboratoryofMRIandBrainInformaties，Beijing，100069，China；3．DepartmentofPsycholo

4、gy，CarnegieMellonUniversity，USA)Abstract：DuringRIscanning，participantsbreathandheartbeatwouldpollutethefMRIsigna1．Inthisstudy，basedonregressionanalysis，weselectedatask-freegraymatterarea，auditoryregionhere，toestimatethenoiseintaskstatefMRIdata．Thedatawascollectediname

5、ntalimagerytask．Totesttheefectofnoiseremoving，weselectthebilateralregionofposteriorparietalcortex(PPC)asregionsofinterest(ROIs)，whichplayedanimportantroleduringmentalimagery．TheresultsshowedthatafternoiseremovingtheBOLDsignalimprovedandmoresensibleforthetaskcondition，

6、suggestinganefectivenoiseremovingfortaskstatefMRIdata．Keywords：linearregression；noiseremoving；auditoryarea；mentalimagery；posteriorparietalcortex功能核磁共振技术(fMRI)已经成为探讨人脑功能的重要工具．目前蹦RI的脑功能数据主要有两种类型，一种是静息态数据，在静息态数据扫描时被试(参与实验的志愿者)一般没有明显的外在认知任务．只是简单地闭眼或睁眼，静息态数据通常是指人脑的自发震荡信号．另

7、一种则是任务态数据，即在扫描时被试会根据呈现的刺激按照要求完成一定的认知任务，此时的RI数据与认知任务或刺激具有关联性．不管是静息态还是任务态数据，扫描时被试的呼吸、心跳等一些不可控的因素都会对fMRI信号产生干扰，使脑数据受到噪声污染，影响实验结果的可信度．在fMRI脑数据的预处理过程中研究者一般会通过头动校正、时间校正、功能像与结构像配准、标准化、高斯平滑等方法进行去噪处理，但经过这些方法处理后信号仍有可能被噪音污染．在静息态数据处理中，研究者还通常会利用一些脑区(包括白质、全脑平均和大脑导水管等)的信号进行数据校正．然而这种

8、利用脑区信号进行校正的方法尚未在fMRI任务态数据收稿日期：2013一ll—l7基金项目：国家国际科技合作专项(2013DFA32180)；国家白然科学基金(60875075．60905027)作者简介：申祥升(1985一)，男．山东省潍坊市人．硕