有限元法计算各向异性介质球头模型电位分布

在脑电正问题研究中,脑神经元所产生的电活动可用电流偶极子来模拟.本文提出把大脑看作各向异性介质球,即同时考虑电容效应、电导效应对脑内电流偶极子产生的电位的影响,并用有限元法推导出偶极子在各向异性介质球模型中的电位分布计算公式.结果表明介质的电容效应对电位分布是有影响的,反映了大脑活组织电特性,对外来不同频率的信号刺激有不同的响应.同时有限元法对大脑内某一区域内电位分布求解表明,测量较深层组织的电特性变化敏感的特点,可获得更多的测量信息.     

脑磁源的定位研究

在脑电脑磁研究中,常将大脑视为一电磁系统,利用准静态近似下的麦克斯韦方程,可以发现代表脑神经元活动的原在电流密度与脑外磁场之间呈线性关系。在高斯哭喊杨存在的情况下,采用极大似然估计理论,讨论了一种基于脑磁场时域－罕注解磁源定位问题的一般方法。球对称导体模型下的模拟计算表明,这一方法是有效的。对于考虑真实头模型下的磁源定位问题求解磁源定位,提出了一种联合使用脑磁脑电数据的近似方法。     

脑电磁场及脑内源定位的研究进展

本文从物理学的电磁场理论阐述脑电磁场的产生原理;从源的等效偶极子定位和皮层成像方法两个方面回顾了脑内源定位的研究进展;作为脑电的基础性研究,它对临床医学的发展具有积极的推动作用。     

基于模拟退火法由脑磁图推测电流偶极子参数

利用模拟退火（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ） 算法,由脑磁图（ ＭＥＧ） 数据反演脑内作为磁源的单电流偶极子参数,可以得到理想的结果。在上述工作的基础上,对脑内多电流偶极子参数的反演,则呈现如下状况：即以少于实际源数目的偶极子为源假设反演,目标函数得不到极小优化。反之,目标函数可以得到极小优化, 但出现多余的伪偶极子, 且这些伪偶极子在多次不同条件的反演结果中,处于不稳定状态。若将多次反演结果中处于不稳定状态的偶极子作为伪偶极子的判据而将其排除,则可以得到一种判断磁源偶极子数目的方法     

脑源定位技术的精度评估及其在实际中的应用

脑源定位技术旨在通过头皮表面的脑电、脑磁信号来识别大脑内的神经活动源，是研究大脑皮层神经活动、认知过程和病理功能的基础。其毫秒级的时间分辨率可以有效弥补功能核磁共振在低时间分辨率方面的不足。然而，理论分析层面中逆问题的不适定性，以及实践操作层面上不同的记录方式、电极数量和头模型构建等过程带来的误差，给脑源定位的准确性带来极大挑战，也在一定程度上限制了脑源定位方法在神经科学和心理学研究以及临床诊断治疗中的实际应用。因此，理论分析和实践操作层面中的精度评估在脑源定位方法的实际使用中至关重要。针对以上问题，本文在对现有脑源定位方法介绍的基础上，着重分析了脑源定位技术的精度评估方法以及其在基础研究和临床诊断治疗中的实际应用。具体地，本文在理论分析中总结了基于空间分辨率、基于点扩散以及串扰函数的评估方法对于不同脑源定位方法中源的重叠程度和其他源对目标源的影响；在实践操作中介绍了记录方式、电极数量和密度、头部容积传导模型等因素对源定位精度的影响；进一步介绍了脑源定位技术在时频分析、连通性分析中的应用，以及其在临床中的应用，包括癫痫、注意缺陷与多动障碍等脑部疾病。     

经颅磁刺激参数与结构要件的影响分析

为了进一步探索经颅磁刺激工作机理并改进或研制出新的经颅磁刺激激励源.本文从经颅磁刺激的原理推导出了磁场、感应电流及激励源原理电路电流的表达式,利用大脑-线圈和大脑-线圈-铁芯两种经颅磁刺激模型分析影响因素与头模型各组织的磁场和感应电流分布.对比分析表明电流的性质,线圈半径,线圈激励特性与铁芯对感应电流分布与电磁场分布有着本质的影响.对经颅磁刺激参数及结构要件的研究与分析可用于指导刺激线圈参数及激励源电路参数的设置,以及探索新的激励源制作.     

短潜伏期体感诱发电位的逆问题研究

体感诱发电位是一种无损伤地检查神经系统机能状况的方法。从该实验资料可以进一步了解人体感觉信息的处理过程,通过对此实验资料建立模型,可以从这些资料提取有生理意义的参数,这将有助于为临床诊断提供客观的新指标。我们对正常人在头皮处测得的多导诱发电位值,用均匀球及三层头介质传导模型求逆的方法,来估算刺激腕部正中神经在脑内对应区产生的兴奋点（模型化为电流偶极子）的位置、方向和大小。按估算出的结果,我们认为Ｎ２０的发生源是在中央沟后回的感觉定位区内。此结果与生理解剖中已有的感觉传导定位知识是一致的。这一事实初步验证了头传导模型的合理性,为进一步的理论和应用研究打下了基础。     

人体躯干模型中肺的存在对体表电位分布的影响

在所建三维人体躯干模型的基础上,给出了如何应用边界元方法对非均匀人体场域进行求解。在设定心外膜电位分别呈现为单偶极子和双偶极子时,求出相应非均匀场域中的体表电位分布,并将它们与相同情况下均匀场域的体表电位分布进行分析比较。结果表明：躯干模型中肺的存在虽然对体表电位中极值的大小和位置没有太大影响,但却较大程序地改变了整个体表电位的分布状况,具体地说,就是由于肺的存在使得体表电位值较均匀时的相对误差高     

短潜伏期体感诱发电位的逆问题研究

体感诱发电位是一种无损伤地检查神经系统机能状况的方法,从该实验资料可以进一步了解人体感觉信息的处理过程,通过对此实验资料建立模型,可以从这些资料提取有生理意义的参数,这将有助于为临床诊断提供客观的新指标。我们对正常人在头皮处测得的多导诱发电位值,用均匀球及三层头介质传导模型求逆的方法,来估算刺激腕部正中神经在脑内应区产生的兴奋点（模型化为电流偶极子）的位置,方向和大小,按估算出的结果,我们认为Ｎ２     

基于小波变换的单次诱发电位信号时频分析

比较小波变换和平均叠加两种方法提取“模拟自然阅读”刺激模式下的诱发脑电信号,分析其时频特性,并进行脑功能源分布定位分析。结果显示,采用平均叠加法来提取和分析诱发电位信号,损失了某些重要的诱发电位成分,且其功能源分布定位反映的只是等效功能源的静态过程;而使用小波变换和脑功能源定位来提取和分析单次诱发电位信号,既能观察到丰富的诱发电位成分,又能反映脑功能源的实时动态活动过程。这表明,小波变换下的时频分析是脑电信号处理的一种可行的新方法。