msad方法正则化参数的选择及其有效性探究

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1、南方医科大学201l级硕士学位论文MSAD方法正则化参数的选择及其有效性探究SeIectionofRegularizationParameterandtheEf亿ctivenessResearchforMSADMethod课题来源：国家自然科学基金项目(No：61172033，61271154)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院答辩委员会主席答辩委员会委员朱程王涛教授詹长安副教授生物医学工程全日制学术型硕士生物医学工程学院冯国灿教授黄庆华教授袁衡新副教授吕庆文教授张煜教授2014年5月16日广州㈣川㈣删Ⅲ洲川⋯llIIlI洲Y

2、2618110堡主兰篁笙圣MSAD方法正则化参数的选择及其有效性探究硕士研究生：朱程指导教师：王涛教授，詹长安副教授摘要听觉诱发电位(Audito巧evokedpotential，AEP)是在声音刺激下从头皮上记录到的听觉系统的一系列神经电活动，反应了被测试者的听功能和中枢神经系统的健康状况。听觉诱发电位按照听神经反应的时间可以分为早潜伏期反应又称听觉脑干反应(Audito巧brainstemresponse，ABR)，中潜伏期反应(Middlelatencyresponse，MLR)和晚潜伏期反应(Longlatencyresponse，L

3、LR)。AEP反应了听神经系统不同部位的神经电活动，为各种听觉系统疾病的定位及诊断提供了依据。其中，MLR是本文研究的重点，它发生在声音刺激之后的10～80ms，包括N。，P。，Nb，Pb几个主要波形成分。AEP的常规记录方式是使前后两个声音刺激之间的时间间隔(stimulusonsetasynchrony'SOA)大于感兴趣的AEP的长度，再将多次反应进行叠加平均，以减少自发脑电等背景噪声的干扰。当刺激率提高，使得SOA小于感兴趣的AEP的时长时，前后声音刺激引起的AEP会产生重叠，此时便不能采用简单的叠加平均技术来提高记录信号的信噪比，这

4、种前后叠加的AEP称为高刺激率AEP(Hi曲stimuIusrateAE只HSR．AEP)。工程学上可将其视为单个刺激诱发的AEP与刺激序列卷积的结果，故此，获得单个刺激诱发的AEP问题就转化成了一个去卷积问题。已有的去卷积算法主要有最大长序列法(Maximumlengthsequence，MLS)，摘要连续循环平均去卷积技术(ContinuousloopaveragingdeconVolution，CLAD)和Q序列法(Quasi—periodicsequencedeconvolution，QsD)。MLS采用sOA不同且互相成倍数关系的序

5、列作为刺激文件，算法的实现过程简单易行，但是由于相邻刺激之间s0A的抖动(iitter)过大，引起大脑的非线性反应，从而破坏每个刺激引发的AEP一致这一线性假设，导致误差出现。CLAD和Q序列法的基本原理一致，都是将时域的卷积转化为频域的乘法，再进行频域的除法运算即可得到暂态AEP的频域值。此时，刺激序列中频域变换幅值小于l的部分会放大记录数据中的噪声，故CLAD和Q序列法获得合格刺激序列的计算过程复杂。上述几种方法都是在一个刺激序列的内部存在抖动，2013年WangTao等提出了多刺激率稳态平均去卷积技术(Multi—ratesteady—

6、stateaveragingdeconvolution，MSAD)，将卷积运算转化为线性方程组的形式。以多个刺激率相差很小的等SOA序列分别进行刺激，将序列内的抖动转化为序列间的抖动，减小了大脑非线性的影响，且每个刺激序列的sOA恒定，序列生成方式简单。将这玎个刺激序列诱发得到的脑电信号分别进行叠加平均，得到聆个稳态反应，以SOA由小到大的顺序进行排列，得到一段合成反应。上述任意一个重叠过程都可以表述为一个线性方程，将这胛个线性方程组合，写成一个总的线性变换式。合成后的线性变换矩阵是病态的，不能通过简单的求逆来解得单个刺激诱发的暂态AEP。文

7、中通过引入正则化技术获得其稳定的解，Til(110nov正则化是求解病态问题最常用的方法，该方法将欠定的线性方程组表示为一个最小化问题，其中含有未知参数A，它是先验给出的正则化参数，用于控制正则化的程度。MSAD选择L．曲线法确定正则化参数A。采用对数坐标画法，在直角坐标系中绘制曲线图，曲线通常呈“L”形。曲线的拐角处对应的A值便是正则化参数值。实际计算时，L曲线曲率的数值最大点即为拐角点。在实际的应用过程中发现存在MSAD算法恢复暂态波形失真的情况。为此，对14名在校大学生分别进行了平均刺激率为24Hz、39Hz和59Hz的MSAD实验。依

8、据实际的实验数据分析发现，在只有一个拐角时，L．曲线法选择正则化参数是可信的；当采集信号的信噪比较低时，容易出现L曲线多拐角的现象，lT硕士学位论文此时如果选择的正