基于偏相干系數(shù)的腦功能連接研究及其在癲癇診斷中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，由腦功能連接構(gòu)建的腦功能網(wǎng)絡(luò)因能直觀地表示人腦活動(dòng)的功能機(jī)制而受到各方面的關(guān)注。由此進(jìn)行的研究在飛速發(fā)展的腦成像技術(shù)以及各種腦功能連接研究手段的基礎(chǔ)上被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里神經(jīng)疾病的病理診斷中獲得了廣泛應(yīng)用。本課題基于偏相干系數(shù)對(duì)腦磁圖信號(hào)進(jìn)行了功能連接分析，構(gòu)建了功能網(wǎng)絡(luò)，并將研究結(jié)果應(yīng)用于癲癇診斷中。
　　 腦磁圖采集中易受到信號(hào)間串?dāng)_與大腦容積傳導(dǎo)的影響。偏相干系數(shù)分析能降低信號(hào)串?dāng)_，同時(shí)，有研究者證

2、明相干系數(shù)的虛部不受容積傳導(dǎo)的影響。因此，利用偏相干系數(shù)虛部來分析腦磁圖能夠獲得更準(zhǔn)確的功能連接，本課題首先利用仿真腦信號(hào)驗(yàn)證了上述論點(diǎn)。
　　 偏相干系數(shù)求解有三種方法:直接法、遞歸法、求逆法。直接法計(jì)算誤差大;遞歸法常用于分析低階偏相干系數(shù);求逆法迅速、方便，但該方法依賴于譜矩陣的可逆性。本課題研究發(fā)現(xiàn):對(duì)于相同的仿真信號(hào)，求逆法在一些譜矩陣病態(tài)的情況下，分析結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，而遞歸法的分析結(jié)果仍能保持準(zhǔn)確。另一方面，由于普通計(jì)

3、算機(jī)內(nèi)存和速度的限制，遞歸法往往無法實(shí)現(xiàn)求解高階偏相干系數(shù)，這大大限制了其使用可能。本課題對(duì)遞歸法的求解步驟進(jìn)行了優(yōu)化，提出了改進(jìn)型的遞歸法，該方法極大地減少了內(nèi)存需求與計(jì)算時(shí)間，并能實(shí)現(xiàn)在普通計(jì)算機(jī)上計(jì)算高階偏相干系數(shù)。
　　 最后，基于該改進(jìn)型的遞歸法，本課題分析了275通道的全頭腦磁圖數(shù)據(jù)，并由功能連接組建腦功能網(wǎng)絡(luò)，對(duì)比癲癇患者和健康人的腦功能網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)患者在部分頻段上有區(qū)域化顯著的功能連接，推測(cè)這些異常連接區(qū)域有可能與