脑白质非均质电导率特性对脑电正问题影响的仿真研究

通过在真实头模型上进行仿真研究,采用有限差分法求解人脑深部灰质和浅处皮层上的脑电源在头皮表面产生的电位分布,分别讨论了两种不同的白质组织非均质电导率特性对脑电正问题的影响.仿真研究结果表明,脑电源在大脑中的位置越深,头皮电位分布受脑白质非均质的影响越大.脑白质电导率各向异性非均质对头皮电位分布具有一定的影响.

脑电正问题研究的解析法和有限体元法

脑电正问题是脑电逆问题的基础，正问题算法的精度和效率往往是求逆方法成败的关键。本文归纳介绍了球模型的解析解和近年发展的有限体元法。

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电,分析了边界元法计算带有高电阻率颅骨区域脑电正问题存在的缺陷,给出了解决该问题以及提高计算精度的方法。利用边界元所给出的场域边界和分界面上场量的约束关系,实现了一种由头皮电位推算皮层电位的高分辨脑电计算方法,通过多层球模型的仿真计算与实际解析解进行比较,验证了所提出的方法在一定条件下能够取得较高的计算准确度。

脑电计算问题应用平台的设计与实现

脑电正及脑电逆问题的研究一直是脑电研究领域的核心。文中针对脑电计算问题进行了算法研究和软件系统设计开发。首先对已有的脑电计算方法进行研究分析,选出适宜的计算方法嵌入到软件系统中;基于Visual C++6.0平台,设计开发了系统软件,脑电正系统可以以灰度图形式直观显示出脑电压大小的分布情况,脑电逆系统可由获取的脑电数据快速地计算出偶极子电偶极矩的大小并实时显示。该系统具有界面友好、操作简单、易于扩展等特点。

低频振荡电位的能量和相位稳定性与偶极子电流活动相关性的仿真

能量和相位是分析脑节律的重要物理量,虽有许多研究,但其与脑组织电特性和脑节律源的关系尚不完全清楚,弄清这一问题有助于脑电测量及脑功能和疾病的分析.为此,借鉴脑电正问题研究方法,大脑可看作均匀球,脑组织电特性用导体各向同性和各向异性电导率来表示,脑节律源用准静态偶极子电流来模拟,其活动表达为较低频率的正弦振荡,在改变该活动的振幅和相位时程时,用球表面剖分网格的振荡电位仿真脑节律,提取节律的能量和相位,计算源和节律的窄带相位稳定性.结果表明:仿真节律的能量随电导率增大而减小,受网格位置、电导率各向异性、偶极子电流幅值和偏心位置影响较大;但仿真节律的相位稳定性只与自身的相位时程有关.说明能量与相位稳定性电学意义无交集,同时用来分析脑节律可提供更多神经信息;能量的电学意义更复杂,取决于包括测量条件在内的多种因素;相位稳定性的优势在于它仅与脑节律相位时程直接相关,可预测的是脑的非线性导致的相位时程越离散,则相位稳定性越差.

有限元法计算各向异性介质球头模型电位分布

在脑电正问题研究中,脑神经元所产生的电活动可用电流偶极子来模拟。本文提出把大脑看作各向异性介质球,即同时考虑电容效应、电导效应对脑内电流偶板子产生的电位的影响,并用有限元法推导出偶极子在各向异性介质球模型中的电位分布计算公式。结果表明介质的电容效应对电位分布是有影响的,反映了大脑活组织电特性,对外来不同频率的信号刺激有不同的响应。同时有限元法对大脑内某一区域内电位分布求解表明,测量较深层组织的电特性变化敏感的特点,可获得更多的测量信息。