多層橢球腦模型和球腦模型EEG、MEG正問題的比較.pdf

1、EEG(腦電成像技術(shù)),MEG(腦磁成像技術(shù))是研究腦神經(jīng)生理活動(dòng)的兩個(gè)重要醫(yī)學(xué)影像技術(shù),主要應(yīng)用于癲癇、暈厥、精神性疾病和腦內(nèi)實(shí)質(zhì)性病變(如癌癥)等疾病的診療。研究腦內(nèi)神經(jīng)電流源定位的反問題需要大量的EEG正問題和MEG正問題的計(jì)算(即根據(jù)腦內(nèi)神經(jīng)電流源Jp來確定腦皮上電位勢(shì)V和腦外磁場(chǎng)分布B)。
　　 以往對(duì)EEG、MEG正問題的研究大多采用單層或多層球腦模型,研究腦皮電位勢(shì)和腦外磁場(chǎng)隨偶極子位置沿著坐標(biāo)軸移動(dòng)的變化情況。由

2、于人腦畢竟不是球形且人腦中大腦和顱骨的電導(dǎo)率存在較大的差異,一些研究表明用均勻球或多層球去近似人腦會(huì)帶來比較大的神經(jīng)電流源定位誤差。因此,需要用更加真實(shí)的腦模型模擬人腦,如橢球腦模型、真實(shí)腦模型等。而基于MRI得到實(shí)際腦形圖建立的數(shù)值腦模型需要大量的計(jì)算時(shí)間,計(jì)算負(fù)擔(dān)重。所以,該類模型不利于研究數(shù)學(xué)上分析腦形和偶極子參數(shù)對(duì)EEG、MEG正問題的影響。此外,以往的工作只采用一種腦模型來檢驗(yàn)其數(shù)值方法。關(guān)于不同腦模型對(duì)EEG和MEG正問題解

3、的影響,這方面數(shù)值模擬結(jié)果比較少。本文則采用多層解析橢球腦模型和球腦模型研究腦皮上電位勢(shì)和腦外磁場(chǎng)相對(duì)偶極子不同參數(shù)變化的分布情況。就數(shù)值方法而言,常函數(shù)基底或線性基底的直接邊界元法在以往的工作中得到廣泛應(yīng)用。本文則利用基于加權(quán)殘值的邊界元法,采用三角函數(shù)作為試函數(shù)的基底,較以往的數(shù)值方法具有程序簡單、工作量少和微機(jī)較易實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文共分為四章:第一章介紹了EEG、MEG的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀；第二章推導(dǎo)了準(zhǔn)靜態(tài)條件下,

4、EEG、MEG正問題的場(chǎng)方程并且給出了求解正問題的兩種不同腦模型--橢球腦模型和球腦模型:第三章基于加權(quán)殘值邊界元法建立了求解EEG、MEG正問題的計(jì)算公式；第四章針對(duì)三層和二層橢球腦模型和球腦模型對(duì)EEG、MEG正問題進(jìn)行了數(shù)值模擬,考察了不同腦形對(duì)腦皮電位勢(shì)和腦外磁場(chǎng)的影響,以及二層和三層腦模型之間電位勢(shì)和磁場(chǎng)之間的差異。并比較了腦皮電位勢(shì)和腦外磁場(chǎng)隨偶極子參數(shù)的變化情況。數(shù)值結(jié)果表明不同腦模型、層數(shù)和偶極子參數(shù)的變化對(duì)EEG、ME