论文部分内容阅读
EEG(脑电图)、MEG(脑磁图)是研究脑内神经活动和脑疾病诊断的医学影像技术,与其它医学影像技术相比较,具有无损害、非侵入和极高的时间分辨率等优点,适于研究大脑神经活动的动态变化过程。EEG正问题是根据脑内部神经电流(源)来确定脑皮层上的电位势,反问题则是通过测量脑皮上的电位势来确定脑内神经电流源分布。MEG正问题是根据内部神经电流(源)来确定脑外磁场,而其反问题是通过测量脑外磁场强度来确定脑内神经电流分布。EEG和MEG反问题的研究与正问题密切相关,需要大量正问题的数值计算,所以EEG、MEG正问题的研究具有重要的指导意义。研究EEG、EG问题首先需要选取合适的脑模型,以往的研究大多利用球体来近似人脑,一些研究说明了球模型产生的误差影响。关于脑型对EEG、MEG问题的影响也有了一些研究工作。近年来,利用非球脑模型近似人脑成为研究EEG、MEG问题的主要趋势。本文采用解析的卵球几何模型近似人脑,其中包括了球模型,旨在研究脑型对EEG、MEG正问题的影响。利用紧支试函数加权残量法针对不同脑模型和神经电流源参数,对EEG脑皮电位势和MEG脑外磁场进行了大量的数值模拟。比较了不同脑模型下电位势分布规律图,并将脑皮电位势与无穷远处的电位势分布图进行了比较。探索了脑皮电位势随偶极子位置和方向的变化规律,以及脑外电磁场各分量相对偶极子位置与方向的变化情况。本文利用不同的基底函数对电位势进行数值模拟,表明了数值模拟结果的可靠性,同时,我们也考察了不同基底函数的运算效率。全文共分四部分:第一章介绍了脑影像技术EEG、MEG的发展历史、电生理学基础、检测装置及其数学问题;.第二章介绍了准静态麦克斯韦方程和脑模型,及其积分形式的EEG、MEG正问题的场方程;第三章将紧支试函数加权残量法应用到求解EEG、MEG正问题中,离散化EEG、MEG场方程;第四章针对不同脑模型及电偶极子源参数对脑皮电位势及脑外磁场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析,给出了结论。