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fMRI数据分析方法研究

袁宏

  从上个世纪九十年代以来,脑功能成像技术得到了广泛应用和长足发展。脑功能成像技术最大的优点就是无损伤,可以直接对人脑进行反复的非侵入性观察测量。不同的功能成像技术各有其优缺点,其中功能磁共振成像技术以其高空间分辨率的特点在人脑功能研究领域占据了重要的地位。针对不同的实验目的,通过改变多种实验条件,用功能磁共振成像技术对许多生理和生物物理参数进行测量,获得了十分丰富的实验数据。只有通过对这些数据进行分析,从大量噪声中提取感兴趣的信息,揭示出其中的规律,才能真正达到对人脑功能研究的目的。对功能磁共振数据的分析有两类方法:数据驱动分析法和模型驱动分析法。本论文在对功能磁共振数据的特点进行研究的基础上,对这两类数据分析方法都分别进行了研究,发展了系统聚类法和广义线性模型法。对系统聚类法的发展包括两点:首先,把符合生理事实的邻域相关理论用于数据预处理,极大地降低了数据维数,提高了数据的信噪比,突破了传统系统聚类法计算量大、计算速度慢、要求存储空间大的限制,使这一方法得以应用于fMRI 数据分析;其次,为了充分考虑fMRI 数据的时空信息特性,提出了一种新的时空距离量度,从而发展了系统聚类分析方法,并在仿真和真实的实验数据处理中都取得了较好的效果。在分析广义线性模型的基本原理的基础上,结合功能BOLD 响应的特点,提出了一个新的动力学响应函数,扩展了广义线性模型,应用于实际功能磁共振视觉刺激的数据处理,取得了与生理事实相一致的结果,从而验证了该方法的有效性。SPM 软件是广泛应用于fMRI 数据分析的一个通用软件。本论文对该软件的基本原理和应用进行了探讨,并用该软件处理了一批冲突效应(stroop)数据,对处理结果进行了分析,结果表明stroop 效应主要在前额叶,顶枕区和扣带回区域。……   
[关键词]:功能磁共振成像;聚类分析;邻域相关;时空距离量度;统计分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:电子科技大学2005年
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