用磁探测电阻断层扫描 (MDEIT) 来进行神经活动的非侵入性成像:一个建模研究

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 神经成像是一种神经成像.
• 电阻断层扫描仪电阻断层扫描仪

背景情况:

• 电阻断层扫描 (EIT) 是一种非侵入性成像技术.
• 神经活动成像由于信号复杂性和噪声而存在挑战.
• 磁探测电阻断层扫描 (MDEIT) 提供了潜在的改进.

研究的目的:

• 为3D MDEIT开发一个计算管道.
• 为了比较MDEIT的恒定电流与恒定电压.
• 评估MDEIT与EIT在神经活动重建方面的表现.
• 使用光学磁计 (OPM) 进行2D MDEIT研究.

主要方法:

• 在COMSOL多物理中开发了一个3D计算管道.
• 在人类头部模型上进行了前向建模和图像重建.
• 模拟神经活动与现实的噪音水平.
• 在含有OPM的盐水中进行了2D MDEIT实验.
• 比较了MDEIT和EIT的重建错误和雅可比特的属性.
• 评估了六种不同的2D MDEIT重建算法.

主要成果:

• 计算管道显著减少了雅可比式计算时间.
• 在各种噪音条件下,MDEIT的重建错误比EIT更低.
• 与EIT Jacobian相比,MDEIT Jacobian表现出较少的等级缺陷.
• 最好的2D MDEIT重建错误是使用0级蒂霍诺夫规范化的13%.

结论:

• 3D MDEIT可用于神经成像,为EIT提供更优质的图像质量.
• MDEIT的表现改善归因于其排名较低的Jacobian.
• 使用OPM的2D MDEIT被展示为原则证明,并确定了最佳算法.