功能磁共振成像數(shù)據(jù)處理方法與應(yīng)用研究.pdf

1、腦功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging fMRI)主要依據(jù)血氧水平依賴(lài)性(blood oxygenation level dependent，BOLD)對(duì)比增強(qiáng)原理進(jìn)行成像，是目前人們掌握的有效的無(wú)侵入、可精確定位腦功能活動(dòng)的研究手段，具有很高的空間分辨率和存在進(jìn)一步提高時(shí)間分辨率的潛力，非常適合神經(jīng)活動(dòng)的時(shí)空分析和腦的高級(jí)功能研究，已受到神經(jīng)、認(rèn)知和臨床等領(lǐng)域的極大關(guān)注。

2、本文圍繞功能磁共振成像(fMRI)在腦科學(xué)研究中的應(yīng)用，對(duì)磁共振圖像的分割和配準(zhǔn)、腦功能的定量分析、采用獨(dú)立成分分析(ICA)和支持向量機(jī)(SVM)對(duì)腦功能活動(dòng)圖像的研究，成果有比較系統(tǒng)性的創(chuàng)新；同時(shí)結(jié)合認(rèn)知科學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了腦功能的應(yīng)用研究。詳細(xì)內(nèi)容如下： 1)提出了基于互信息腦功能磁共振圖像配準(zhǔn)新方法。互信息作為衡量?jī)煞鶊D像配準(zhǔn)的相似性測(cè)度函數(shù)，假設(shè)當(dāng)兩幅圖像配準(zhǔn)時(shí)，互信息達(dá)到最大值。采用了無(wú)需計(jì)算梯度的Powell

3、直接搜索算法。磁共振成像(MRI)的配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)證明，互信息法能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)，并且能達(dá)到亞象素的精度。 2)提出了利用空間獨(dú)立成分分析來(lái)處理靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)方法，首次將靜息態(tài)腦功能的低頻振蕩理論應(yīng)用于獨(dú)立成分分析靜態(tài)數(shù)據(jù)的成分選擇，通過(guò)Z分?jǐn)?shù)選擇了靜息態(tài)下的活動(dòng)點(diǎn)和去除獨(dú)立噪點(diǎn)，然后通過(guò)頻譜分析選擇主要能量集中在0.01Hz到0.1Hz的獨(dú)立成分，進(jìn)而采用聚類(lèi)分析得出腦功能連接網(wǎng)絡(luò)。最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)驗(yàn)證

4、了方法的可靠性，并得出本文所采用的方法和對(duì)時(shí)間序列的頻譜求相關(guān)的結(jié)論是類(lèi)似。 3)運(yùn)用SPM(Statistical Parameter Mapping)對(duì)功能磁共振數(shù)據(jù)分析處理，并用主成分分析進(jìn)行時(shí)間壓縮等綜合數(shù)據(jù)處理方法，去訓(xùn)練功能磁共振成像數(shù)據(jù)，選取最佳的支持向量機(jī)核函數(shù)，從訓(xùn)練結(jié)果中提取重要的體現(xiàn)大腦活動(dòng)差異的權(quán)重向量，由此探測(cè)左右手動(dòng)狀態(tài)下大腦活動(dòng)區(qū)域。 4)用功能磁共振成像血氧水平依賴(lài)性變化率的范數(shù)來(lái)定量分析