[发明专利]基于功能磁共振成像的时变约束脑电图或脑磁图溯源方法

说明书

本发明提供一种基于功能磁共振成像的时变约束脑电图或脑磁图溯源方法，步骤包括：记录脑电图或脑磁图信号并进行溯源，得到初始的脑电图或脑磁图源强度值，并据以得到脑电图或脑磁图源强度矩阵；记录功能磁共振成像数据并据以得到功能磁共振成像激活图，进而得到功能磁共振成像权重矩阵；根据所述功能磁共振成像权重矩阵和所述脑电图或脑磁图源强度矩阵获得源的协方差矩阵，将该源的协方差矩阵设置为随时间变化；根据所述初始的脑电图或脑磁图源强度值计算交互通讯效应和归一化部分曲线下面积，并据以修正所述源的协方差矩阵；根据所述修正的源的协方差矩阵进行溯源，得到最终的脑电图或脑磁图源强度值，完成溯源。

技术领域

本发明涉及脑电图、脑磁图及磁共振成像领域，尤其涉及一种基于功能磁共振成像的时变约束脑电图或脑磁图溯源方法。

背景技术

脑电图(Electroencephalography，EEG)或脑磁图(Magnetoencephalography，MEG)有很高的时间分辨率，可以达到毫秒量级，并且他们的信号主要来源于突触后电位，是对大脑活动的直接测量。但是由于脑电图电极数或脑磁图传感器数目远远小于大脑内电流源的数目，因此想要唯一地确定脑神经电流源的位置需要加入外加的约束，而这些外加的约束往往是缺乏生理学依据的。采用脑电图或脑磁图信号研究脑神经活动，确定神经电流源的逆问题算法中具有代表性的如最小二次模算法(Minimum Norm Estimation，MNE)、深度加权最小范数法(depth-Weighted Minimum Norm，dWMN)等，但这些方法始终不能摆脱空间分辨率低的问题。

基于血氧水平依赖(Blood-Oxygen-Level-Dependence，BOLD)的功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI)方法自1992年Ogawa等小组在人体上成功后得到了空前的发展。BOLD功能磁共振成像现在已经成为认知神经科学中重要的研究手段。由于血氧动力学效应，功能磁共振成像信号的时间分辨率低于脑电图或脑磁图信号，但是功能磁共振成像的空间分辨率要优于脑电图或者脑磁图，可以达到毫米的量级。

采用功能磁共振成像约束脑电图或脑磁图溯源方法确定大脑内电流源位置，不但有效克服了脑电图或者脑磁图数据空间分辨率不足的问题,而且在分析中同时引入了神经活动电磁信息和代谢信息，提高了分析结果的可信度。

1998年，liu等第一次将功能磁共振成像的激活结果用于约束脑电图或脑磁图的源定位，并提出了功能磁共振成像约束最小二次模算法(fMRI-weighted minimum normestimation，fMNE)。但是由于脑电图或脑磁图信号反映的是大脑神经活动的电磁特征，功能磁共振成像信号反映的是大脑神经活动的血氧代谢信息，脑电图或脑磁图电流源和功能磁共振成像激活区域间关系并不可知。用功能磁共振成像约束脑电图或者脑磁图溯源的这种方法依赖于两种假设：1、功能磁共振成像激活区位置存在可被脑电或者脑磁记录到的神经活动；2、神经活动可以引起对应的位置产生可探测到的血氧信号。但是并不是所有情况都满足这两种假设，举例说明：如果一个区域内有血氧代谢信号，但是不能记录到对应的电磁信号，这种情况可能是因为神经活动产生的是封闭场，故而违反了第一个假设，会造成功能磁共振成像额外源的存在；如果能在头皮记录到某个神经活动产生的电磁信号但是却测量不到血氧代谢信号，这种情况可能因为这些神经元放电时间太短而造成很少的血氧消耗，这种情况违反了第二个假设，可能会造成功能磁共振成像丢失源的存在。

因此，我们需要一种更好的方法来解决两者位置不匹配所产生的溯源结果不准确的问题。

发明内容

为了解决上述不足，本发明提出一种基于功能磁共振成像的时变约束脑电图或脑磁图溯源方法，将源的协方差矩阵认为是随时间变化，以此为先验条件来约束脑电图或脑磁图溯源，本方法适用于所有的功能磁共振成像约束脑电图或脑磁图溯源分析。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：