[發明專利]腦磁源強度定位方法

有效

• 申請號: 201510435334.6
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105147288B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 劉婷;戴亞康;周志勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;G06F19/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

1.一種腦磁源強度定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)通過核磁共振儀對待測試人頭部進行掃描，生成腦MR結構圖像；通過腦磁儀在所述待測試人頭部設置m個信號采集點，在時段a內連續采集k個時刻的信號，生成腦磁圖MEG信號b，其中，MEG信號b以m×k維矩陣[b₁...b_i...b_k]表示，b_i為某一時刻的m×1維列向量，i為正整數，且1≤i≤k，將MR結構圖像與MEG信號b的空間位置進行配準，得到真實幾何頭模型；

步驟2)將所述頭模型上的大腦皮層設定為球模型，其上均勻分布有n個位置確定的等效磁偶極子，即n個腦磁源信號，進而確定引導場矩陣A；用源信號矩陣x表示在時段a內n個腦內源信號的強度隨時間的變化，通過MEG信號b與源信號矩陣x的如下關系式計算出源信號矩陣x，

b＝Ax+e 1)

其中，x為n×k維矩陣[x₁...x_i...x_k]，x_i為某一時刻的n×1維源信號列向量，e為m×k維噪聲信號矩陣，n遠大于m；

步驟3)構造雙參數正則化代價函數，使得求解所述代價函數得出的解矩陣x_opt在整個時段a內是所有解中全局能量最小，且在解矩陣x_opt中相鄰兩個源信號列向量的強度平滑變化，代價函數為：

其中，x_opt為n×k維矩陣，等式右邊第一項表示MEG信號測量數據和估計數據的擬合項，第三項為時域平滑約束項，采用廣義交叉驗證方法自動選取正則化參數λ₁和λ₂；

步驟4)將求解式1)的腦磁逆問題轉化為求解式2)的最小值問題，求解式2)得到解矩陣x_opt，x_opt中每一個元素表示某一時刻對應該位置處的源信號強度，將x_opt中每一列向量中n個元素匹配到大腦皮層n個精確位置上，即完成了任意時刻每個位置上腦磁源信號強度的定位。

2.如權利要求1所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，所述步驟1)中，腦磁儀采集到的數據經過去眼電、濾波以及基線校準后得到所述MEG信號b。

3.如權利要求2所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，所述步驟2)中，采用邊界元或有限元方法結合所述頭模型求解正問題獲取m×n維的所述引導場矩陣A，其反映MEG信號b與源信號矩陣x的映射關系。

4.如權利要求1所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，所述腦磁儀設置有148個信號采集通道。

5.如權利要求1所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，所述步驟3)中，根據在a時段內第i+1時刻的源信號解向量x_i+1滿足如下條件：x_i+1＝x_i+△η_i，△η_i→0，來構造所述時域平滑約束項，聯合正則化參數λ₂將所述時域平滑約束項構造成

6.如權利要求5所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，所述步驟3)中，具體地，構造以下方程：

其中，GCV為廣義交叉驗證函數，k與m都為正整數，I_km為單位矩陣，為的逆矩陣，通過遺傳算法求式3)的最小值來確定λ₁和λ₂，I_k和I為單位矩陣。

7.如權利要求6所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，還包括步驟5)，通過確定對應的單正則項的最優解和對應的單正則項的最優解在源信號矩陣中所占的比重求解式2)，從而得到x_opt。

8.如權利要求7所述的腦磁源強度定位方法，其特征在于，所述步驟5)中，先引用Kronecker積將式2)轉化成如下形式：

其中：

Q₁＝I，Q₂＝L

求解λ_j對應的單正則項下的解：最后由以下方程得出所述解矩陣x_opt：

其中