心沖擊偽跡抑制方法研究.pdf

1、腦科學(xué)研究是21世紀(jì)生命科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)之一，其終極目標(biāo)是闡明腦和神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理和機(jī)制，它所蘊(yùn)含的科學(xué)意義以及對人類社會發(fā)展的推動作用日益深刻地為人們所認(rèn)識。近年來應(yīng)用無創(chuàng)傷腦成像技術(shù)對活體腦內(nèi)各分區(qū)神經(jīng)元的活動進(jìn)行檢測已逐漸成為腦科學(xué)研究的一個重要發(fā)展趨勢。腦電(electroencephalogram,EEG)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)可以無創(chuàng)地對全腦

2、活動進(jìn)行觀察和記錄，是目前研究大腦功能的兩種最主要的神經(jīng)成像技術(shù)。同步腦電-功能磁共振成像(EEG-fMRI)技術(shù)同時具有高時間和高空間的分辨率特性，在腦科學(xué)研究中越來越得到重視。
　　然而，在應(yīng)用同步腦電-功能磁共振成像技術(shù)時，由于磁共振掃描的影響，導(dǎo)致采集到的腦電信號中主要包含了梯度偽跡(gradient artifact,GA)和心沖擊偽跡(ballistocardiogram artifact,BCG)兩類噪聲，具有信噪比

3、低、復(fù)雜度高、隨機(jī)性強(qiáng)以及非線性混合等特點(diǎn)。如何有效抑制心沖擊偽跡是當(dāng)前同步獲取腦電信號和功能磁共振成像時的腦電信號偽跡抑制中的最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。為了抑制心沖擊偽跡，本論文研究一種新的基于自適應(yīng)梳狀濾波與時頻盲源分離技術(shù)相結(jié)合的心沖擊偽跡抑制方法，采用同步采集的心電信號(electrocardiogram,ECG)為參考信號，首先估計出心電信號中的R峰位置，進(jìn)而估計腦電信號中的心沖擊偽跡的J峰位置，并根據(jù)該位置自適應(yīng)調(diào)整梳狀濾波器參數(shù)

4、，利用自適應(yīng)梳狀濾波法對心沖擊偽跡進(jìn)行初步抑制；然后利用適合于處理非平穩(wěn)信號的時頻盲源分離技術(shù)，對心沖擊偽跡作進(jìn)一步抑制，最終獲得較為清晰的腦電信號。
　　利用本論文研究的方法分別對同步采集腦電和功能磁共振成像時所獲得的腦電信號，以及合成的腦電信號進(jìn)行心沖擊偽跡抑制實(shí)驗，采用視覺效果、峰峰比值和改進(jìn)的歸一化功率譜比值評價心沖擊偽跡抑制方法的性能。實(shí)驗結(jié)果表明，通過本論文研究的方法能成功抑制心沖擊偽跡；且與基于主成份分析(PCA)、