功能磁共振图像处理的ICA方法综述

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1、万方数据第10卷第5期2005年5月中国图象图形学报JournalofImageandGraphicsV01．10，No．5May．，2005功能磁共振图像处理的ICA方法综述李可闫镔单保慈(中国科学院高能物理研究所核分析技术重点实验室，北京100049)摘要能够进行无损伤探测的功能核磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging，fMRI)技术使人们又多了一种研究神经活动的有力工具，但传统的数据分析方法还不能很好地揭示fMRI数据中所包含的丰富信息，而独立分量分析(independentcomponentanalysis，ICA

2、)作为一种新近出现的数据处理方法，则不仅可以从fMRI数据分析中得出一些传统方法所未发现的结果，并且这种方法不需要传统方法的那种预先假设的先验模型，只依赖于数据本身即可提取其中所包含的信息。为了使人们对这一技术有一概略了解，首先对ICA方法的基本原理及其在fMRI数据处理中的应用进行了综述，并针对不同特点的fMRI数据详细讨论了如何选择不同的算法；然后ICA方法与传统方法相比存在的优越性进行了介绍，最后提出了此方法当前存在的一些问题及处理思路，并展望了其在fMRI数据处理中的发展趋势，可以认为，ICA是一种很有发展潜力的功能磁共振数据处理新方法。关键词独立分量分析

3、功能核磁共振成像血氧水平依赖中图法分类号：R445TP391．41文献标识码：A文章编号：1006—8961(2005)05．0561—06IndependentComponentAnalysisofFunctionalMRIData：AnOverviewLIKe，YANBin，SHANBao·ci(KeyLaboratoryofNuclearArialysisTechniques，InstituteofHighEnergyPhysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100039)AbstractFunctionalmagnet

4、icresonanceimagingisanon—invasivepowerfultoolforpeopletoinvestigatetheneuronalactivityinvivo．ButtheabundantinformationcontainedinthefMRIdatacouldnotbefullyminedbythetraditionalmethods．Asanewpromisingapproach，independentcomponentanalysisrevealedsomecomponentsinfMRIdatawhichcannotbedete

5、ctedbytheconventionalmethods．Dependingonlyondatasetitself，thisexploratoryanalysistechniquedoesn’tneedtheapriorimodelusedbytheconventionalmethods．TheprimaryprincipleandtheapplicationonthefMRIdatawerereviewedfollowedbythedetaileddiscussionontheselectionoftheICAalgorithms．Comparedtothetr

6、aditionalmethods，theadvantagesofICAcouldbefoundthroughtheapplicationresultsfrommanypapers．SomeissueswerediscussedandthetrendsofthismethodappliedtothefMRIdatawereproposedbytheauthorinthefinalpartofthispaper，whichsupportthestandpointthatthisnewpotentialapproachcouldbeusedtominingthefMRI

7、data．Keywordsindependentcomponentanalysis，functionalmagneticresonanceimaging(fMRI)，bloodoxygenationleveldependent(BOLD)1引言近年来，应用于人类大脑功能探测的fMRI(functionalmagneticresonanceimaging)为人们提供了一种无创伤探测脑内活动的新方法，而且利用fMRI进行的各种各样研究也快速发展，但如何处理fMRI采集到的数据，怎样提取fMRI数据中所包含的丰富信息已成为人们关注的一个焦点。2fMRI数据及性质fMRI

8、成像是20