【摘要】：目前,已有越來越多的研究者應(yīng)用計算的方法來研究腦功能,腦科學(xué)已經(jīng)成為發(fā)展最快的學(xué)科之一。大腦功能連接的研究是腦科學(xué)領(lǐng)域里一個極為熱門的課題,有助于人類深入了解人腦功能和工作機(jī)制,進(jìn)一步認(rèn)識和開發(fā)人腦,同時有助于對各類大腦疾病的診斷和治療,因此對神經(jīng)科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)有著重要意義。以大腦功能連接的動態(tài)分析為背景,本文提出了大腦功能連接動態(tài)分析的研究框架,利用機(jī)器學(xué)習(xí)的相關(guān)方法來研究大腦功能連接動態(tài)性,本文有如下主要工作:1)對貝葉斯連接轉(zhuǎn)換點模型、基于Fisher判別準(zhǔn)則的時序序列切分方法、k均值和譜聚類方法應(yīng)用于大腦功能核磁共振成像數(shù)據(jù)的效果進(jìn)行比較與評估。實驗結(jié)果表明比于聚類分析方法,貝葉斯連接轉(zhuǎn)換點模型和基于Fisher判別準(zhǔn)則的方法在核磁共振成像數(shù)據(jù)集上明顯有更好的效果,并且不會檢測出過多的轉(zhuǎn)換點。2)設(shè)計了一種新穎的基于二進(jìn)制編碼的局部特征提取方法LBEM。在真實的注意缺陷/多動障礙患者和正常對照組的數(shù)據(jù)集上,同缺少LBEM局部特征特征提取這一步的方法進(jìn)行比較。實驗結(jié)果表明,LBEM能有效地提取大腦感興趣區(qū)域(ROI)的,具有可鑒別性的局部特征。3)詳細(xì)介紹了極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)算法和引入了核函數(shù)的KELM算法。在同一研究框架下,分類器分別使用ELM和KELM,在ADHD數(shù)據(jù)集上進(jìn)行分類實驗。實驗表明,KELM分類器比ELM分類器的分類精度和穩(wěn)定性更好,速度沒有ELM快。4)設(shè)計并實現(xiàn)了一種集圖像預(yù)處理、動態(tài)性檢測、特征提取和分類器的大腦功能連接模式識別系統(tǒng)。
【圖文】：

圖１．１邋ＤＩＣＣＣＯＬ網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)示意圖逡逑題中，數(shù)據(jù)集就是對每個大腦ｆＭＲＩ圖像，提取各節(jié)點的ｆＭＲＩＣＣＯＬ－ｆＭＲＩ信號。逡逑功能網(wǎng)絡(luò)的邊定義逡逑接（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ邋Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ，ＦＣ）是指解剖學(xué)上空間分離的大腦時間上的相關(guān)性，即腦網(wǎng)絡(luò)中的邊。功能連接分析是利用功能Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ邋Ｉｍａｇｉｎｇ，ｆＭＲＩ）對大腦進(jìn)行研究時常用的一接研究有助于人們理解相關(guān)疾病的病理機(jī)制，找到診斷以及治愈時也有助人類認(rèn)識大腦進(jìn)而開發(fā)大腦。逡逑磁共振成像（ｆｌｍｃｔｉｏｎａｌ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｒｅｓｏｎａｎｃｅ邋ｉｍａｇｉｎｇ，邋ｆＭＲＩ）技術(shù)是大腦活動的技術(shù)，由于其極高的空間分辨率和較好的時間分辨率經(jīng)科學(xué)及認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的研宄。其主要的原理是血氧水平ｌｅｖｅｌ邋ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ，邋ＢＯＬＤ），利用ＭＲＩ測量血液中含氧量的變化，動的變化。逡逑

計算機(jī)斷層顯像（ＰＥＴ），功能性磁共振成像（ｆＭＲ），侵入性光學(xué)成像（ｉｎｖａｓｉｖｅ邋ｏｐｔｉｃａｌ逡逑ｉｍａｇｉｎｇ），盧員內(nèi)電極記錄（ｉｎｔｒａｃｒａｎｉａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇ），腦皮層電圖（ＥＣｏＧ），其中最為廣泛應(yīng)用逡逑的是ｆＭＲＩ和ＰＥＴ。各種成像技術(shù)對比見圖２．１。逡逑１０邋0．：卜yU叫邋ｆ邋ＰＥＴ「－邋＾逡逑ｆ邋１ｃｍ１ｌ邐邐逡逑Ｉ邋－仁二邋Ｑ邐：：逡逑＾邋１００邋ｕｍ邋－１邋－邐ＢＯＬＤ邐ｈＥｗｌｔＳ逡逑Ｉｌ0ｕｍ－２．邐ｆＭＲ，逡逑１邋ｕｍ邋－３逡逑＇４－３邋－２邋－１邋０邋１邐２邐３邋４邋５邋６邋７逡逑１邋ｍｓｅｃ邐１ｓ邋１０邋ｓ邋２邋ｍｉｎ邐３邋ｈ邋１邋Ｄａｙ邋１２邋Ｄａｙｓ逡逑Ｌｏｇ（Ｔｉｍｅ邋（ｓ））邐一逡逑圖２．１成像技術(shù)對比圖逡逑神經(jīng)活動需要增加局部血流量來供應(yīng)更多的氧，而Ｐａｕｌｉｎｇ等人觀察到血紅蛋白含逡逑氧量的改變對磁場有一定程度的擾動。Ｏｇａｗａ和Ｔｕｒｎｅｒ?qū)铙w的獨立研究表明改變血逡逑液的氧合狀態(tài)就可起到與對比劑相類似的作用，這樣人體就無需通過靜脈注射的方式引逡逑入對比劑。脫氧血紅蛋白呈順磁性，可產(chǎn)生橫向磁化弛豫時間（Ｔ２）縮短效應(yīng)（ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ逡逑Ｔ２邋ｐｒｏｔｏｎ邋ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ邋ｅｆｆｅｃｔ，邋ＰＴ２ＰＲＥ）；氧合血紅蛋白呈抗磁性，對質(zhì)子弛豫沒有影響。這逡逑導(dǎo)致前者的Ｔ２弛豫時間明顯比后者短。當(dāng)某局部腦區(qū)活動加強(qiáng)時，會需要更多氧氣來逡逑催化能量的釋放，此時氧合血紅蛋白含量增加，脫氧血紅蛋白含量相對減少，ＰＴ２ＰＲＥ逡逑減弱
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R445.2;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 郭曉;;基于支持向量機(jī)的fMRI模式分類研究[J];信息化建設(shè);2015年11期

2 支聯(lián)合;周文剛;譚素敏;;基于多尺度特征提取的t檢驗方法分析fMRI數(shù)據(jù)[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2015年04期

3 張欣;胡新韜;郭雷;;基于動態(tài)功能連接的運動任務(wù)大腦狀態(tài)表達(dá)[J];計算機(jī)應(yīng)用;2015年07期

4 支聯(lián)合;王華東;張潔;;統(tǒng)計參數(shù)圖和多尺度特征提取用于事件相關(guān)fMRI分析的比較[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2011年01期

5 支聯(lián)合;李玉曉;趙書俊;單保慈;;基于離散小波變換的fMRI數(shù)據(jù)特征提取[J];中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2010年06期

6 湯妮;王志群;鄔霞;李坤成;姚力;;基于獨立成分分析和相關(guān)分析的fMRI功能連接方法[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張坤;基于灰色系統(tǒng)理論的腦功能圖象特征提取研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號：2706337