基于真实头模型的脑电正反演方法研究

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1、分类号Q81密级注1UDC学位论文基于真实头模型的脑电正反演方法研究（题名和副题名）赵旭（作者姓名）指导教师姓名尧德中教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称生物医学工程论文提交日期2006.6论文答辩日期2006.6学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席张矩评阅人张矩、陈华富2006年6月16日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。摘要独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，

2、也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：赵旭日期：2006年6月16日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：赵旭导师签名：尧德中日期：2006年6月16日I

3、II电子科技大学硕士学位论文摘要脑电，即从头皮表面记录到的电波信号，反映了电极之间的电位差随时间的变化。脑电技术被广泛使用于脑电活动的时域及空域研究中。由于脑电完全是从头表检测生物体的自发(或诱发)信息，从而是一种真正无损伤性的成像技术。另外，脑电对生命科学，特别是对神经生理与神经心理的研究是意义重大的，对人类最终认识自身的神经活动规律将产生重要影响。在脑电数据的空域研究方面，通过对脑电数据的反演研究，可以定量地提供脑内神经活动源的位置、强度及分布情况，这就是脑电逆问题。但是解决脑电逆问题的基础是脑电正问题的求解。脑电正问题包括大脑源活动模型，大脑结构模型以及正问

4、题求解的数学模型。本文从基于边界元法的脑电正问题和基于偶极子定位与等效源成像的脑电逆问题两个方面进行了研究。主要内容为：1．脑电正问题方面的研究——用边界元法解决脑电正问题，实现了基于偶极子和点电荷源的脑电正演问题。通过在三层球模型中对偶极子正演的解析解和边界元法的比较，验证了边界元法的计算精度。通过与最近文献中边界元计算精度的比较证实本文的精度达到了文献报道的精度。最后，本工作还实现了文献中的一种快速边界元法。可以在逆问题算法的调试阶段节约大量的时间，加快了研究的速度。2．脑电逆问题方面的研究——用进化策略算法，对偶极子定位的瞬时模型进行了研究。一方面利用进化策

5、略在繁殖下一代时只需要变异，同时在下一代中保留上一代的最佳，加快了进化的速度，另一方面提出了多偶极子之间采取组合的变异策略，使算法的定位精度及收敛率有了大的提高。在等效分布源成像方面，首先实现了基于真实头模型的等效分布点电荷源成像，证明了其分辨率要高于等效分布偶极子源成像。关键词：脑电，偶极子定位，边界元，等效分布源成像，进化策略IVABSTRACTABSTRACTElectroencephalogram(EEG)isameasurementofthetime-varyingpotentialdifferencesbetweenelectrodesonthesca

6、lp.Itisusedinmanyapplicationswherethespatialandtemporalaspectsofelectricalbrainactivitiesareneeded.InthestudyofEEG,solvingtheinverseproblemwillprovideuswithinformationaboutthelocation,intensityanddistributionoftheneuralcurrentsources.Yet,thebaseoftheinverseproblemistheforwardproblem.T

7、heforwardproblemincludestheactivitysourcemodel,theheadmodelandthemathematicalmodel.Inthisthesis,theforwardproblembasedontheboundaryelementmethod(BEM)andtheinverseproblemonthedipolefittingandequivalentsourcelayersmappinghasbeenstudied.Themaincontentsareasfollows:1.ThestudyoftheEEGforwa

8、rdpro