三层椭球脑模型和球脑模型EEG正问题的数值解比较

EEG是研究脑神经生理活动的重要医学影像技术.在三层椭球脑模型和三层球脑模型下,运用加权残值边界元法,对不同方向和不同位置的偶极子计算了脑皮电位势及其相对偶极子位置变化时的相对差.同时比较了在不同脑模型和偶极子参数下,脑皮上电位势图像的形态和变化规律.结果表明:脑模型和偶极子参数对EEG正问题求解均有影响.在两种脑模型下,脑皮上电位势图像的形态基本相似,但是电位势峰值的大小有了明显的差异.

不同脑模型下EEG、MEG正问题数值模拟

EEG、MEG是研究脑神经生理活动的影像技术.应用加权残值边界元法,针对球脑模型和卵球脑模型,计算了脑皮电位势和脑外磁场,对不同脑模型、偶极子参数下电位势图像进行了比较,给出了电位势和磁场在偶极子位置变化时的相对差.结果表明:偶极子位置对电位势峰值有明显影响,脑模型的选取对脑外磁场强度求解有影响.

中心球模型下EEG正问题的数值模拟

目前EEG已经成为脑功能研究和临床诊断的重要技术手段.在研究EEG反问题时,大量的EEG正问题的计算是必不可少的.一方面,基于加权残值边界元法建立EEG正问题的计算公式,针对中心球模型,对不同偶极子的位置和方向分别计算了脑皮电位势.另一方面,针对EEG正问题的数值模拟,比较脑皮电位势的数值解与解析解的差异.结果表明加权残值法较以往的有限元法、差分法计算效率和精度都明显提高.因此广泛应用在计算力学的研究中.

脑白质电导率各向异性及非均质对头皮脑电分布的影响

脑白质电导率的各向异性和非均质分布是广泛存在的,因此衡量其对脑电正问题计算的影响显得十分重要。而现有研究方法忽略了白质各向异性电导率的非均质性。把白质电导率的非均质划分为四类,分别讨论了各种非均质电导率对脑电正问题的影响。从仿真结果看,认为电导率数值上的偏差是最主要的非均质因素,同时忽略大脑白质电导率非均质会对脑电正问题造成10%左右的计算误差,因而认为非均质的影响是不可忽略的,需要建立能够反映WM非均质且各向异性的电导率模型。

脑电正问题的模型和算法

脑电研究对探索脑神经活动规律、研究脑的认知功能具有重要的科学意义和临床应用价值。脑电研究领域的两个关键问题是脑电正问题和脑电逆问题。脑电正问题是脑电逆问题的基础 ,是根据已知头模型内的电流分布求解头表电位 ,正问题算法的精度和效率是求逆方法成败的关键。本文回顾了近年来问题中发展起来的源模型、头模型以及相应的算法 。

关于脑电产生源求解问题的研究

根据头皮记录到的多道脑电信号反演人脑内部电活动源的信息,是一个跨学科的交叉性课题,其研究成果将在探索人的感觉、认知过程及神经疾病诊断等方面具有重要作用.本文主要分析了目前有关脑电产生源求解问题中的几大类研究方法:基于等效偶极子源的参数定位法;基于电流分布源模型的图象重建法以及神经网络在源定位中的应用等,介绍了各自所取得的进展及其发展前景.

利用有限差分算法研究开颅术对头皮电位分布的影响

本研究在三层同心球模型上利用有限差分法求解开颅手术后的脑电正问题,通过与开颅术前脑电正问题的解进行比较,研究颅骨上的洞对头皮电位分布的影响。仿真试验表明,颅骨开洞对头皮电位分布的影响程度取决于偶极子源的位置和方向:径向偶极子源位于洞正下方时,洞对头皮电位分布的影响最大;而切向偶极子源靠近洞边缘时的影响最大。

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。

FEM与FDM在脑电正问题求解中的比较

从算法的精度、效率和复杂性3个方面对三维各向同性脑电正问题求解中的有限元法(FEM)和有限差分法(FDM)进行了比较,分别采用三层同心球模型和偶极子源模拟具有3种组织的头和大脑活动神经元,研究了头模型的网格细化程度、对称性和偶极子源方向、偏心率对有限差分法和有限元法精度和效率的影响.仿真计算结果表明,有限元法的精度易受切向偶极子的影响,而有限差分法的精度易受径向偶极子的影响,在相同的网格细化程度下,两种算法需要同样的耗机时间;由于有限元法精度易受网格模型对称性的影响,有限差分法的真实头模型网格构建比有限元法简单、直观.