腦電信號偽跡去除方法的研究與應用.pdf

1、腦科學是21世紀生命科學研究的前沿與熱點之一。腦電圖(Electroencephalography，EEG)作為一種無創(chuàng)的探測技術，毫秒級的時間分辨率決定了其在腦科學研究中具有不可替代的作用。隨著神經科學研究的深入，具有單一特點的腦電圖成像技術已經不能滿足研究的要求，融合分別具有空間分辨率的功能磁共振(functional Magnetic Resonance Image，fMRI)和因果關系的經顱磁刺激(Trans-cranial M

2、agnetic Stimulation，TMS)的多模態(tài)成像技術已經得到的廣泛的關注和研究應用。然而，腦電信號只有微伏量級，極易受到人體生理信號和空間電磁噪聲等非生理信號的干擾，結果是阻礙腦電信號后續(xù)的讀取、研究分析和應用。因此，去除腦電信號的噪聲干擾，保留原始真實的腦電信息對于腦科學研究和臨床應用具有重大的理論和實際意義。
　　本工作針對腦電信號中內在生理信號噪聲或是外界電磁噪聲的干擾，基于現(xiàn)代信號處理技術，發(fā)展相應的方法進行腦

3、電信號偽跡的去除，為后續(xù)的腦功能研究和臨床應用提供真實可靠的腦電信號。主要內容如下：
　　1.針對單一模態(tài)EEG信號中的眼電偽跡(Electrooculogram，EOG)去除問題，獨立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)方法可能存在著EOG不能充分去除或是引起真實 EEG信號缺損的不足，利用系統(tǒng)辨識中的擴展自回歸模型(AutoRegressive eXogenous，ARX)估計方法對

4、這一缺陷進行改進，恢復信噪比更高的EEG信號；
　　2.在EEG-fMRI融合引入的磁場偽跡干擾去除中，功能磁共振最優(yōu)偽跡模板估計(fMRI Artifact Slice Template Removal，F(xiàn)ASTR)方法同樣可能存在著磁場偽跡不能充分去除或是引起真實 EEG信號缺損的不足。本工作中，基于 FASTR的去除結果，結合ARX方法對FASTR造成的EEG信號缺損進行一定程度的校正，實現(xiàn)對EEG信號的較為可靠估計；

5、>　　3.針對EEG-TMS同步記錄中的瞬時磁場偽跡干擾，綜合分析TMS偽跡的周期性特點，本文發(fā)展了模板估計、時域主成份分析(Principle Component Analysis，PCA)(TBA)相結合的方法對TMS偽跡進行去除。較傳統(tǒng)的空域分解方法，其更能適用于具有較少導聯(lián)的臨床場合；
　　4. fMRI研究表明，臨床病理與病患的大腦功能網絡連接異常是相關的。心因性非癲癇(Psychogenic Non-Epileptic