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脑功能核磁共振激活区检测算法研究
其他题名Studies on functional Magnetic Resonance Activation Detection Algorithms
吕英立
学位类型工学博士
导师蒋田仔
2004-05-01
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业模式识别与智能系统
关键词激活区检测 区域增长 分裂合并 约束最优化 反应时 Activation Detection Region Growing Split Merge Constrained Optimization Reaction Time.
摘要脑功能核磁共振数据的激活区检测是从任务刺激情况下扫描得到的原始数 据中提取出与实验任务相对应的脑活动区域的过程。它是对脑功能进一步分析和 理解的基础,是脑功能数据分析的最基本问题。本论文研究并提出了几种新的激 活区检测算法,较好地解决了激活区检测过程中如何充分利用原始数据的时间信 息、空间信息以及其它辅助信息(如反应时等)的问题。 本文的研究内容和取得的创新之处体现在以下几个方面: 1.在分析脑功能数据激活区空间特性的基础上,提出了基于区域增长和基 于分裂合并的激活区检测算法,从而可以充分利用脑功能核磁共振数据的空间信 息和时间信息。仿真结果和应用结果验证了基于区域增长和基于分裂合并的激活 区检测算法的有效性。这两种方法的特点在于能够充分利用原始数据的空间信息 和时间信息。 2.提出了基于约束最优化方法的激活区检测框架。此框架考虑到人脑的不 同刺激((trial)之间的血液动力学函数的不一致性,进而可以提高激活区检测的 准确度和敏感性。由于采用了约束最优化方法,结合脑血液动力学函数研究的最 新进展,通过在模型中增加新的约束,此框架可以做到自扩充。 3.针对目前激活区检测算法的实际应用现状,对常用的激活区检测算法和 预处理步骤中的不同参数进行了评价。提出了一些新的评价准则和评价度量,并 得到了一些具有指导意义的结论。
其他摘要Activation detection of functional magnetic resonance imaging (fMRI) is the process of finding the brain activation area that corresponding to the stimulation tak. It is the basis of further analyzing and understanding the human brain. In this paper, we proposed and studied several novel fMRI activation detection algorithms. In summery, the originality of this thesis lies in working out the solutions to utilizing the temporal information, spatial information and other auxiliary information (for instance, the reaction time). Research contents and main contributions of this thesis are summarized as follows: 1. Based on the analysis of the spatial property of fMRI activated area, we proposed a region growing based method and a split merge based method for fMRI activation detection. The effectiveness of these two methods was demonstrated on both simulated and real data. Characteristic of these two methods is utilizing the spatial and temporal information of fMRI data. 2. A constrained optimization based framework was proposed for fMRI activation detection. The framework considered the hemodynamic responses variability of different trials, and hence enhanced the accuracy and sensitivity of fMRI activation detection. Based on the newest research result of hemodynamic responses function, one can add new constraints to this framework. So, this framework can be extended. 3. Considering the actual application situation of fMRI activation detection algorithms, we evaluated the typical activation detection algorithms and different preprocessing parameters. Some novel evaluation rules and evaluation measures are proposed, and some instructive conclusions were obtained.
馆藏号XWLW841
其他标识符841
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/5807
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
吕英立. 脑功能核磁共振激活区检测算法研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2004.
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