Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2002.09a
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pp.341-344
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2002
Neurodegenerative disorders, like Alzheimer's disease, are often accompanied by reduced brain perfusion (cerebral blood flow). Using the intrinsic magnetic properties of water, arterial spin labeling magnetic resonance imaging (ASLMRI) can map brain perfusion without injection of radioactive tracers or contrast agents. However, accuracy in measuring perfusion with ASL-MRI can be limited because of contributions to the signal from stationary spins and because of signal modulations due to transient magnetic field effects. The goal was to optimize ASL-MRI for perfusion measurements in the aging human brain, including brains with Alzheimer's disease. A new ASL-MRI sequence was designed and evaluated on phantom and humans. Image texture analysis was performed to test quantitatively improvements. Compared to other ASL-MRI methods, the newly designed sequence provided improved signal to noise ratio improved signal uniformity across slices, and thus, increased measurement reliability. This new ASL-MRI sequence should therefore provide improved measurements of regional changes of brain perfusion in normal aging and neurodegenerative disorders.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.137-142
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2024
Recently, deep learning technology has become those methods as de facto standards in the area of medical data representation. But, deep learning inherently requires a large amount of training data, which poses a challenge for its direct application in the medical field where acquiring large-scale data is not straightforward. Additionally, brain signal modalities also suffer from these problems owing to the high variability. Research has focused on designing deep neural network structures capable of effectively extracting spectro-spatio-temporal characteristics of brain signals, or employing self-supervised learning methods to pre-learn the neurophysiological features of brain signals. This paper analyzes methodologies used to handle small-scale data in emerging fields such as brain-computer interfaces and brain signal-based state prediction, presenting future directions for these technologies. At first, this paper examines deep neural network structures for representing brain signals, then analyzes self-supervised learning methodologies aimed at efficiently learning the characteristics of brain signals. Finally, the paper discusses key insights and future directions for deep learning-based brain signal analysis.
Brain Computer Interface (BCI) is a communication pathway between devices (computers) and human brain. It treats brain signals in real-time basis and discriminates some information of what human brain is doing. In this work, we develop a EEG BCI system using a feature extraction such as common spatial pattern (CSP) and a classifier using Fisher linear discriminant analysis (FLDA). Two-class EEG motor imagery movement datasets with both cued and uncued are tested to verify its feasibility.
Signals of the Electroencephalogram (EEG) can reflect the electrical background activity of the brain generated by the cerebral cortex nerve cells. This has been the mostly utilized signal, which helps in effective analysis of brain functions by supervised learning methods. In this paper, an approach for improving the accuracy of EEG signal classification is presented to detect epileptic seizures. Moreover, Independent Component Analysis (ICA) is incorporated as a preprocessing step and Short Time Fourier Transform (STFT) is used for denoising the signal adequately. Feature extraction of EEG signals is accomplished on the basis of three parameters namely, Standard Deviation, Correlation Dimension and Lyapunov Exponents. The Artificial Neural Network (ANN) is trained by incorporating Levenberg-Marquardt(LM) training algorithm into the backpropagation algorithm that results in high classification accuracy. Experimental results reveal that the methodology will improve the clinical service of the EEG recording and also provide better decision making in epileptic seizure detection than the existing techniques. The proposed EEG signal classification using feed forward Backpropagation Neural Network performs better than to the EEG signal classification using Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) classifier in terms of accuracy, sensitivity, and specificity.
In this paper, we designed a multimodal bio-signal measurement system to observe changes in the brain nervous system and vascular system during sleep. Changes in the nervous system and the cerebral blood flow system in the brain during sleep induce a unique correlation between the changes in the nervous system and the blood flow system. Therefore, it is necessary to simultaneously observe changes in the brain nervous system and changes in the blood flow system to observe the sleep state. To measure the change of the nervous system, EEG, EOG and EMG signal used for the sleep stage analysis were designed. We designed a system for measuring cerebral blood flow changes using functional near-infrared spectroscopy. Among the various imaging methods to measure blood flow and metabolism, it is easy to measure simultaneously with EEG signal and it can be easily designed for miniaturization of equipment. The sleep stage was analyzed by the measured data, and the change of the cerebral blood flow was confirmed by the change of the sleep stage.
In this paper, we studied the brain-computer interface (BCI). BCIs help severely disabled people to control external devices by analyzing their brain signals evoked from motor imageries. The findings in the field of neurophysiology revealed that the power of $\beta$(14-26 Hz) and $\mu$(8-12 Hz) rhythms decreases or increases in synchrony of the underlying neuronal populations in the sensorymotor cortex when people imagine the movement of their body parts. These are called Event-Related Desynchronization / Synchronization (ERD/ERS), respectively. We implemented a BCI-based mouse interface system which enabled subjects to control a computer mouse cursor into four different directions (e.g., up, down, left, and right) by analyzing brain signal patterns online. Tongue, foot, left-hand, and right-hand motor imageries were utilized to stimulate a human brain. We used a non-invasive EEG which records brain's spontaneous electrical activity over a short period of time by placing electrodes on the scalp. Because of the nature of the EEG signals, i.e., low amplitude and vulnerability to artifacts and noise, it is hard to analyze and classify brain signals measured by EEG directly. In order to overcome these obstacles, we applied statistical machine-learning techniques. We could achieve high performance in the classification of four motor imageries by employing Common Spatial Pattern (CSP) and Linear Discriminant Analysis (LDA) which transformed input EEG signals into a new coordinate system making the variances among different motor imagery signals maximized for easy classification. From the inspection of the topographies of the results, we could also confirm ERD/ERS appeared at different brain areas for different motor imageries showing the correspondence with the anatomical and neurophysiological knowledge.
This paper interprets the relationship between the physical activity of the human and the signal of the brain to show the meaningful results in the process of sending and receiving information to the connected muscles. When a person works or thinks, a specific brain signal is generated from the brain and being trasmmited to the connected part. The EMG signal, which has muscle activity information, outputs the result of the muscle activation as an electrical signal, which outputs muscle activity information usually due to muscle contraction and relaxation. The purpose of this study is to analyze the relationship between the two signals, which are difficult to identify easily by visual data extraction and data acquisition by extracting such EMG and EMG in real time.
This research measures EEG signals which are generating on head skin and extracts brain concentration level related with brain activity. We have developed concentration wireless transmission system by displaying this EEG signal on PDA mobile device. The front head was used for measuring EEG signal and INA128 with TL084 and analog elements was used for measuring EEG signal, amplifying and filtering the signal. Measured analog EEG signals changed into digital signals by using ADC of PIC24FJ192 with 10bit resolution and 500Ks/s sampling rate. So The changed digital signals have transmitted to the PDA by using bluetooth. LabView 8.5 was also used for FFT transformation, frequency and spectrum analysis of the transferred EEG signal. As a result, $\alpha$ wave, $\beta$ wave, $\theta$ wave and $\delta$ wave were classified. we extracted the concentration index by adapting concentration extraction algorithm. This concentration index was transferred into PDA by wireless module and displaying.
Brain Computer Interface (BCI) is a communication pathway between devices (computers) and human brain. It treats brain signals in real-time basis and discriminates some information of what human brain is doing. In this work, we develop a EEG BCI system using a feature extraction such as common spatial pattern (CSP) and a classifier using Fisher linear discriminant analysis (FLDA). Two-class EEG motor imagery movement datasets with both cued and uncued are tested to verify its feasibility.
Kim, Dong Shin;Choi, Hyuk Jai;Yang, Jin Seo;Cho, Yong Jun;Kang, Suk Hyung
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.58
no.2
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pp.131-136
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2015
Objective : To investigate the incidence of corpus callosum injury (CCI) in patients with mild traumatic brain injury (TBI) using brain MRI. We also performed a review of the clinical characteristics associated with this injury. Methods : A total of 356 patients in the study were diagnosed with TBI, with 94 patients classified as having mild TBI. We included patients with mild TBI for further evaluation if they had normal findings via brain computed tomography (CT) scans and also underwent brain MRI in the acute phase following trauma. As assessed by brain MRI, CCI was defined as a high-signal lesion in T2 sagittal images and a corresponding low-signal lesion as determined by axial gradient echo (GRE) imaging. Based on these criteria, we divided patients into two groups for further analysis : Group I (TBI patients with CCI) and Group II (TBI patients without CCI). Results : A total of 56 patients were enrolled in this study (including 16 patients in Group I and 40 patients in Group II). Analysis of clinical symptoms revealed a significant difference in headache severity between groups. Over 50% of patients in Group I experienced prolonged neurological symptoms including dizziness and gait disturbance and were more common in Group I than Group II (dizziness : 37 and 12% in Groups I and II, respectively; gait disturbance : 12 and 0% in Groups I and II, respectively). Conclusion : The incidence of CCI in patients with mild TBI was approximately 29%. We suggest that brain MRI is a useful method to reveal the cause of persistent symptoms and predict clinical prognosis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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