一种脑电磁传感器采样数据重建系统及方法技术方案

本申请公开了一种脑电磁传感器采样数据重建系统及方法。该系统包括：数据输入模块，用于获取已有采样通道的脑活动采样数据、已有采样通道的导联场矩阵和待重构采样通道的导联场矩阵；脑活动成像模块，用于根据已有采样通道的脑活动采样数据和已有采样通道的导联场矩阵求解脑源活动数据；未知采样数据求解模块，用于根据求解的脑源活动数据和待重构采样通道的导联场矩阵求解待重构采样通道的采样数据；采样数据高分重构模块，用于将已有采样通道和待重构采样通道的采样数据进行融合，构建空间高分辨率脑活动采样通道数据。本发明专利技术可以提高采样数据的空间分辨率和脑源活动成像的精确性。的精确性。的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种脑电磁传感器采样数据重建系统及方法


[0001]本申请涉及脑成像
，更具体地，涉及一种脑电磁传感器采样数据重建系统及方法。

技术介绍

[0002]大脑作为中枢神经系统的最重要的部分，它控制着人的高级思维，如认知、意识、学习以及社交等。为了研究大脑的神经活动，涌现了各种各样的工具和技术，其中，脑电图(EEG)以及脑磁图(MEG)因其“非侵入性”和“无创伤性”的优点得到广泛应用。大脑神经活动成像的精准性依赖于时空高分辨率脑电和脑磁传感器采样数据。
[0003]尽管脑电采样数据已经具备了毫秒级精度的时间分辨率，但是在对人脑活动进行脑电采样过程中，往往遇到通道数量有限、部分采样以及坏道偶发问题，其会导致实际脑电采样数据全脑空间覆盖率或分辨率的不足，无法对神经活动进行精准成像，给脑活动神经机制理解带来了制约。有研究者提出，增加电极数量可以提高空间分辨率，但盲目增加电极数量会导致噪音增加，也会增加实验成本。因为技术原因导致的损坏电极是比较常见的问题，为了提高脑电采样数据分辨率，对损坏电极采样数据进行重构是非常必要的。因此，充分利用已记录的有效有限通道采样数据去提高脑电采样数据的空间分辨率，对于提高大脑神经活动成像精度，有着重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种脑电磁传感器采样数据重建系统及方法，可以提高采样数据的空间分辨率和脑源活动成像的精确性。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种脑电磁传感器采样数据重建系统，包括：
[0006]数据输入模块，用于获取已有采样通道的脑活动采样数据、已有采样通道的导联场矩阵和待重构采样通道的导联场矩阵；
[0007]脑活动成像模块，用于根据已有采样通道的脑活动采样数据和已有采样通道的导联场矩阵求解脑源活动数据；
[0008]未知采样数据求解模块，用于根据求解的脑源活动数据和待重构采样通道的导联场矩阵求解待重构采样通道的采样数据；
[0009]采样数据高分重构模块，用于将已有采样通道的脑活动采样数据和求解的待重构采样通道的采样数据进行融合，构建空间高分辨率脑活动采样通道数据。
[0010]进一步地，所述求解待重构采样通道的采样数据包括：
[0011]构建已有采样通道的脑活动采样数据的第一生成模型、待重构采样通道的采样数据的第二生成模型；
[0012]根据第一生成模型和第二生成模型确定求解待重构采样通道的采样数据的计算公式。
[0013]进一步地，所述求解待重构采样通道的采样数据的计算公式为：
[0014][0015]表示求解的待重构采样通道的采样数据，为待重构采样通道的导联场矩阵，s
sL
(t)为求解的脑源活动数据。
[0016]进一步地，所述求解脑源活动数据是采用sLORETA方法对脑源活动进行求解。
[0017]进一步地，所述求解脑源活动数据的计算公式为：
[0018][0019][0020][0021]为第n个脑源的脑源活动数据，1≤n≤N，N为脑源活动数量，s
sL
(t)为求解的脑源活动数据，ξ为正则调整参数，L为已有采样通道的导联场矩阵，I为单位矩阵，l
n
为第n个源活动与已有采样通道的导联矩阵，y(t)表示的t时刻已有采样通道的脑活动采样数据，表示矩阵转置。
[0022]进一步地，ξ＝0.001
×
max(eig(G))，max(eig(G))表示求解G的最大特征值。
[0023]进一步地，将已有采样通道的脑活动采样数据和求解的待重构采样通道的采样数据进行融合的计算公式为：
[0024][0025]y
high
(t)为t时刻空间高分辨率脑活动采样通道数据，y(t)表示的t时刻已有采样通道的脑活动采样数据，表示求解的待重构采样通道的采样数据。
[0026]按照本专利技术的第二个方面，还提供了一种脑电磁传感器采样数据重建方法，包括：
[0027]获取已有采样通道的脑活动采样数据、已有采样通道的导联场矩阵和待重构采样通道的导联场矩阵；
[0028]根据已有采样通道的脑活动采样数据和已有采样通道的导联场矩阵求解脑源活动数据；
[0029]根据求解的脑源活动数据和待重构采样通道的导联场矩阵求解待重构采样通道的采样数据；
[0030]将已有采样通道的脑活动采样数据和求解的待重构采样通道的采样数据进行融合，构建空间高分辨率脑活动采样通道数据。
[0031]进一步地，所述求解待重构采样通道的采样数据的计算公式为：
[0032][0033]表示求解的待重构采样通道的采样数据，为待重构采样通道的导联场矩阵，s
sL
(t)为求解的脑源活动数据。
[0034]进一步地，所述求解脑源活动数据的计算公式为：
[0035][0036][0037][0038]为第n个脑源的脑源活动数据，1≤n≤N，N为脑源活动数量，s
sL
(t)为求解的脑源活动数据，ξ为正则调整参数，L为已有采样通道的导联场矩阵，I为单位矩阵，l
n
为第n个源活动与已有采样通道的导联矩阵，y(t)表示的t时刻已有采样通道的脑活动采样数据，表示矩阵转置。
[0039]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：通过对已知的有效有限的通道数据进行脑源活动成像，并且依据该成像结果对未知的通道采样数据进行重构，再将已知和未知通道采样数据进行融合，提高了脑活动采样数据的空间分辨率，从而有效提高脑源活动成像的精确性。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为本申请实施例提供的脑电磁传感器采样数据重建系统的示意图；
[0042]图2为本申请实施例提供的脑活动、已知有限采样以及未知通道采样关联关系示意图。
具体实施方式
[0043]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0044]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。
[0045]如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脑电磁传感器采样数据重建系统，其特征在于，包括：数据输入模块，用于获取已有采样通道的脑活动采样数据、已有采样通道的导联场矩阵和待重构采样通道的导联场矩阵；脑活动成像模块，用于根据已有采样通道的脑活动采样数据和已有采样通道的导联场矩阵求解脑源活动数据；未知采样数据求解模块，用于根据求解的脑源活动数据和待重构采样通道的导联场矩阵求解待重构采样通道的采样数据；采样数据高分重构模块，用于将已有采样通道的脑活动采样数据和求解的待重构采样通道的采样数据进行融合，构建空间高分辨率脑活动采样通道数据。2.如权利要求1所述的脑电磁传感器采样数据重建系统，其特征在于，所述求解待重构采样通道的采样数据包括：构建已有采样通道的脑活动采样数据的第一生成模型、待重构采样通道的采样数据的第二生成模型；根据第一生成模型和第二生成模型确定求解待重构采样通道的采样数据的计算公式。3.如权利要求1所述的脑电磁传感器采样数据重建系统，其特征在于，所述求解待重构采样通道的采样数据的计算公式为：采样通道的采样数据的计算公式为：表示求解的待重构采样通道的采样数据，为待重构采样通道的导联场矩阵，s
sL
(t)为求解的脑源活动数据。4.如权利要求1所述的脑电磁传感器采样数据重建系统，其特征在于，所述求解脑源活动数据是采用sLORETA方法对脑源活动进行求解。5.如权利要求1所述的脑电磁传感器采样数据重建系统，其特征在于，所述求解脑源活动数据的计算公式为：G＝LL
TT
为第n个脑源的脑源活动数据，1≤n≤N，N为脑源活动数量，s
sL
(t)为求解的脑源活动数据，ξ为正则调整参数，L为已有采样通道的导联场矩阵，I为单位矩阵，l
n
为第n个源活动与已有采样通道的导联矩阵，y(t)表示的t时刻已有采样通道的脑活动采样数据，表示矩阵转置。6.如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡畅，龙源顺，齐鑫宝，商莹莹，康慧聪，陈靓影，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：