功能磁共振成像的基本尺度熵分析

人体大脑活动的复杂度随年龄变化而变化, 并且和性别有一定的联系, 通过对功能磁共振成像复杂度的分析有助于发现人脑活动和性别年龄之间关系的规律. 本文提出需要根据年龄段的变化对基本尺度熵的参数做适当的调整, 以便获得良好的信号区分效果. 本文研究了人脑活动和性别年龄之间存在的关系. 结果证明, 同龄男女的基本尺度熵值存在一定的差异, 并且随年龄段的不同发生相应的变化, 另外基本尺度熵中的参数在数据分析中也随年龄变化存在一定规律的变化. 通过对fMRI数据的分析表明, 基本尺度熵能够有效地区分不同人群fMRI数据特征, 为进一步信号复杂度分析提供方便. 关键词： 功能磁共振成像 基本尺度熵 复杂度     

静息态功能磁共振成像评估健康老年人认知行为的多尺度熵模型研究

当前,静息态功能磁共振成像(rfMRI)为脑功能检测提供了高效、快捷的先进技术.熵可以捕捉神经信号动态特征,可作为量化评估参数,但尚存在固定尺度计算缺陷且对认知行为的生物学标记少有研究,影响检测精准性.为此,本文将多尺度熵模型与机器学习方法联合,寻求BOLD信号复杂度表征健康老年人认知分数的功能影像学标记.由扫描前认知量表测试分数将98名健康老年人分为优、差两组,78名纳入训练,20名纳入测试.首先,构建多尺度熵模型,计算两组扫描数据熵,统计和对比以优化模型参数;然后,在优化参数下由统计显著性高的脑区熵值构建特征向量;最后,用极限学习机对两组分类并统计检验.发现:rfMRI多尺度熵在评估老年人认知分数时,在额、颞叶脑区存在较大显著性差异,以此为标记区分认知分数可达80%准确率.结论:额、颞叶等脑区优化的多尺度熵可有效区分健康老年人认知行为优劣.该研究将为rfMRI替代主观繁琐的传统认知量表测试提供新的检测参数和新方法.     

光激活磁共振脑功能成像的研究现状及前景

磁共振脑功能成像经过20年的发展已经成为大脑认知神经科学研究中最主要的技术.光激活磁共振脑功能成像是将它与新发展起来的光遗传学相结合的新兴技术,具有高时空选择性地分析特定神经回路或特定类型的神经元在整个功能网络中的作用的巨大潜力,为理解人类脑功能和揭示神经精神疾病机理可提供新的技术手段.     

静息状态下脑功能连接的磁共振成像研究

静息状态下脑功能连接的磁共振成像研究近年来取得了迅猛发展. 通过对fMRI信号低频涨落成分的同步性分析,可以得到大脑静息态任意脑区的功能连接和多套网络系统,其中“默认网络”的发现可能为人脑固有网络的研究提供新的思路. 而静息态网络与解剖连接之间可能存在的对应,以及在神经精神疾病患者脑中性质和连接的异常改变,使其具有重要的研究和临床应用价值. 该文总结了静息状态功能磁共振成像的主要研究成果,对静息状态脑功能网络的发现和发展、研究方法、各网络及其特点以及在临床方面的应用进行简单的介绍和分析.     

两种熵测度在量化射击运动员短时心率变异性信号复杂度上的一致性

利用两种基于熵的非线性复杂度测度：近似熵和样本熵,研究了专业射击运动员两种不同状态下(休息和练习赛)心率变异性信号的复杂度.计算结果表明：射击运动员休息时其心率变异性信号的熵值大于射击比赛时信号的熵值,这意味着运动员一旦进行射击比赛时,其心率变异性信号复杂度降低了,心跳变得更为规则了.为了更好地应用这两种基于熵的方法,进一步分析了算法中的两个重要影响因素：矢量匹配容差r和序列长度N对算法性能的影响.分析结果表明：只要参数选择在合适的范围内,近似熵和样本熵都能够正确地区分出两种不 关键词： 近似熵 样本熵 复杂度 射击     

短路过渡电弧焊电流信号的近似熵分析

依据近似熵的理论和算法，从非线性角度对纯CO₂保护气体条件下短路过渡电弧焊的电流信号进行了近似熵分析.通过对不同的送丝速度、给定电压及气体流量下电流信号的近似熵计算和比较，表明近似熵可以作为短路过渡稳定性的评判标准.近似熵越大，波动越小，焊接过程就越稳定. 关键词： 非线性 近似熵 短路过渡 稳定性     

基于近似熵测度的自适应随机共振研究

变步长随机共振算法有效解决了绝热近似大参数条件下的弱信号检测问题.基于信号近似熵测度的自适应随机共振，实现了变步长随机共振最优输出的自适应求解.周期信号的近似熵不受其幅值和相位变化的影响，而只与其频率及信噪比有关.因此，按照原始数据的采样条件，构造待检测频率在预定信噪比下的标准信号，并以其近似熵为基准，通过自动调节非线性系统的结构参数和计算步长，求得系统输出的近似熵距离矩阵.该矩阵中的最小值所对应的即为自适应条件下非线性动力系统的最优参数.     

增强低场下脑功能磁共振成像显著性的研究

实现了基于低场0.35 T磁共振成像系统的大脑功能磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI）的研究. 基于质子密度加权的快速自旋回波(Turbo Spin Echo,TSE)图像,重点研究增强低场fMRI显著性的方法,目的在于提高低场fMRI的可用性. 结果表明：健康受试者在执行手动任务期间,大脑运动区的信号强度变化可以由基于血管外质子信号增强 (Signal Enhancement by Extravascular water Protons,EEP)的对比机制探测. 优化TSE序列参数能提高图像SNR和扫描速度,并在统计分析中增加外在屏蔽图像,可以有效地提高低场下fMRI研究结果的显著性.     

基于多弛豫信号补偿的快速磁共振T1ρ散布成像

定量磁共振成像（MRI）可量化组织特性,是科学研究和临床研究的重要工具.旋转坐标系下的自旋-晶格弛豫时间（T_1ρ）能反映水与大分子之间的低频交互作用,在3 T及以上的高场环境下,T_1ρ受水和不稳定质子之间化学交换的影响较大,通过测量弛豫率随自旋锁定场强度的变化而得到其分布情况（T_1ρ散布）,可用于分析和量化质子的交换过程,因此T_1ρ散布是一种重要的定量MRI技术.然而,获得不同自旋锁定场强下T_1ρ加权图像的时间过长,限制了其应用范围.针对这一问题,本研究提出一种基于多弛豫信号补偿策略的快速T_1ρ散布成像方法.该方法将不同锁定频率下的T_1ρ加权图像补偿到同一信号强度水平,并结合低秩与稀疏建立重建模型.实验结果表明,该方法在加速倍数高达7倍时仍获得了较好的重建结果.     

磁共振成像谱仪B0信号的高精度发生与测试

设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的磁共振成像（MRI）谱仪B₀信号的高精度发生方法,并对产生的B₀信号经高速采集卡采集之后进行测试和验证.FPGA从外部读取波形数据和参数,分别存储在双端口随机存取存储器（RAM）和参数寄存器中,根据预补偿算法实现B₀信号的发生,并通过对时间参数和幅度参数的控制,产生不同的B₀信号,时间分辨率为1 μs.对谱仪的B₀输出进行采集,再进行最小二乘拟合,以验证B₀信号发生的准确性.经实验证实,该设计可以产生正确、可控的高精度B₀信号.