[发明专利]一种基于贝叶斯的儿童脑活动异常病灶区成像系统有效

专利信息
申请号: 202011553134.8 申请日: 2020-12-24
公开(公告)号: CN112690775B 公开(公告)日: 2022-04-29
发明(设计)人: 蔡畅;陈靓影;杨宗凯;徐如意 申请(专利权)人: 华中师范大学
主分类号: A61B5/055 分类号: A61B5/055;A61B5/245
代理公司: 武汉东喻专利代理事务所(普通合伙) 42224 代理人: 雷霄
地址: 430079 *** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 贝叶斯 儿童 活动 异常 病灶 成像 系统
【说明书】:

发明公开了一种基于贝叶斯的儿童脑活动异常病灶区成像系统。该系统包括:信号处理模块,用于获取脑电磁采样数据,对电磁采样数据进行预处理;脑活动异常识别模块,用于从预处理后的脑电磁采样数据中识别出异常波和非异常波;噪声估计模块,用于从非异常波中估计背景干扰噪声;脑源活动重构模块,用于结合异常波与估计的背景干扰噪声,采用贝叶斯估计方法获取脑异常活动病灶区位置及其病灶区脑源活动时间序列;成像模块,用于根据脑源活动进行成像。本发明可以极大地提高病灶区定位和重构的精准性,特别适用于自闭症儿童的儿童脑电活动异常病灶区成像。

技术领域

本发明属于自闭症儿童脑病灶区重构技术领域,更具体地,涉及一种基于贝叶斯的儿童脑活动异常病灶区成像系统。

背景技术

大脑作为中枢神经系统的最重要部分,它控制着人的高级思维,如认知、学习以及社交等,自闭症儿童的教育与脑功能障碍干预治疗首先需要弄清自闭症儿童认知学习过程与脑功能障碍的大脑运行机理。脑电源成像是探究大脑活动机理、理解各种思维和感知脑内活动动态变化过程的重要手段,对揭示自闭症儿童大脑运行机理有重要的意义。

脑电源成像逆问题是通过采样脑电磁数据反演脑内神经元活动信息的过程,是脑电源成像的核心。近年来可用于自闭症儿童认知学习以及功能障碍脑电源成像技术国内外研究进展显著,但现存脑源成像技术大多基于最小范数的方法,自由度有限,且人脑源活动的复杂度强、分辨率需求高的特点导致自闭症儿童认知学习与功能障碍脑电源成像精准性低下。如何实现脑电磁异常采样数据的自动识别化,快速和高精度的重构自闭症儿童脑病灶区活动及其位置仍然是一个充满挑战的课题。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于贝叶斯的儿童脑活动异常病灶区成像系统,可以极大地提高病灶区定位和重构的精准性,特别适用于自闭症儿童的儿童脑电活动异常病灶区成像。

为实现上述目的,本发明提供了一种基于贝叶斯的儿童脑活动异常病灶区成像系统,包括:

信号处理模块,用于获取脑电磁采样数据,对脑电磁采样数据进行预处理;

脑活动异常识别模块,用于从预处理后的脑电磁采样数据中识别出异常波和非异常波;

噪声估计模块,用于构建非异常波的第一采样数据生成模型,采用变分贝叶斯方法对第一采样数据生成模型进行求解,获取数据采集的背景干扰噪声的分布信息;

脑电源活动重构模块,用于构建异常波的第二采样数据生成模型,背景干扰噪声的分布信息是第二采样数据生成模型中的参数,采用经验贝叶斯方法,对第二采样数据生成模型进行求解,获取脑电源活动时间序列;

成像模块,用于根据脑电源活动时间序列进行成像。

优选的,所述信号处理模块包括:

移除采样偏移模块,用于移除脑电磁采样数据中的采样偏移;

去干扰模块,用于采用独立成分分析方法和空间投影方法对移除采样偏移后的信号进行去噪;

滤波模块,用于对去噪处理后的信号进行滤波。

优选的,所述第一采样数据生成模型为:

Ycon=FU+E,其中,Ycon是非异常波,F是未知的M×K的加权矩阵,U是未知的K×tK的因子参数,tK为非异常波中的采样点数目,U=[u1,u2,...,uK]T,E为非异常波分解后残余信号,M为采集点的通道数目,设K<<M。

优选的,所述采用变分贝叶斯方法对第一采样数据生成模型进行求解包括步骤:

设因子参数U的先验分布为标准高斯分布:

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