探析基于真实头模型的脑电信号源分析

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1、河北工业大学硕士学位论文基于真实头模型的脑电信号源分析姓名：王磊申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：吴清20040201鎏苎三些銮耋翟老耋堡兰吝基于真实头模型的脑电信号源分析摘要脑功能的研究是所有科学中最令人感兴趣的问题之一，同时也是当代自然科学面临的最重大的挑战之一。由于脑电(EEG)的研究是一种真正无创伤的脑功能研究手段，因此，对脑电信号的研究就成为脑研究的热点。其核心为脑电(EEG)逆问题，即从头皮表面测得电位数据，重建出产生该电场的脑电信号源的分布。本论文在分析了从磁共振图像(MRI)

2、构建脑电数值计算头模型的方法，脑电正问题的边界元(BEM)数值计算方法，以及脑电逆问题求解方法，并在此基础上，开发了基于真实头模型的脑电信号源分析软件。重点研究了逆问题解空间的建立，以及在真实头模型基础上求解脑电逆问题的计算方法。本论文的主要工作和结果如下：1)对从MIu图像中提取出来脑部轮廓进行分析处理，结合对脑部三角形剖分方法，对脑部进行六面体网格剖分，构造出基于电流分布模型求解脑电逆问题所需要的解空间。2)在基于真实头模型的脑电逆问题解空间建立的前提下，运用ShrinkingLORETA—FOCUS

3、S算法对脑电逆问题进行求解，并对ShrinkingLORETA—FOCUSS算法和LORETA算法、FOCUSS算法进行了比较。3)研究了在具有真实几何结构及电磁参数的头模型下脑电正、逆问题的求解方法，形成了自己的思想，开发了基于MATLAB环境的脑电信号产生源分析计算软件，实现了从MRI图像出发建立头的数值计算模型，用BEM算法计算脑电正问题，用ShrinkingLORETA—FOCUSS方法进行脑内电活动的反演的～系列计算仿真。由于脑功能的复杂性，在今后的研究工作中，立足脑电静态分析的基础上，进行动态

4、分析方法的研究，并且对所开发的软件，做进一步的优化和完善。关键词：脑电，真实头模型，正问题，逆问题．董三塞童兰堡篓塑塑皇篁量堡坌丝：。!一．：：一ANALYSISOFEEGSOURCEBASEDoNREALHEADMoDELABSTRACTResearchonbrainfunctionisamongthemostinterestingproblemsinallsubjectsandoneofthemostchallengesinnaturalscience．Duetohavingnohurttohuman

5、，researchOiltheelectricalactivityinbrainisthefocus．ThecoreofEEGresearchistheinverseproblemobtainingtheunderlyingneuralactivityfromtheelectricfieldmeasuredoutsideahuman11ead．BasedonMRJ．softwareineludedrealheadmode【constrUCtion，BEMnumericalsolutiouartdEEGin

6、verseproblemsolutionwasdeveloped．ThesolutionspaceandthealgorithmtosolveEEGinverseproblemweremainlyinvestigated．Thefollowingachievementshavebeenobtained：1BasedonthesegmentedbraindatafromMRj，theimagescontourpointswereobtainedandthenthebrainWaSdividedintoman

7、ysmallcubes．Thesecubicgridsformedtheinverseproblemsolutionspace．2)Aftertheinverseproblemsolutionspacehadbeenformed，theShrinkingLORETA．FOCUSSalgorithmwasusedtoSOIceEEG洫verseproblemandw矗scomparedwithseveralothermethods．includingLOREl’AandFOCUSS．3)Asireulati

8、onsoftwareofnumericalcalculationofEEGWaSdevelopedbasedOffMp口LAB．afterthemethodsusedtosolveEEGforwardproblemandinverseproblemhadbeenanalysed．ThesoRwareincludedthreemodules：3Dreconstructionofrealbeadmodel．EEGforwardpr