1.一种基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于包括如下步骤:
构建具有时间属性的大脑连接网络;
对大脑连接网络进行特征提取与选择,获得伪二值特征矩阵特征;
对伪二值特征矩阵特征进行降维处理,将降维后的特征送入分类器进行分类。
2.根据权利要求1所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,构建大脑连接网络时,
S11、确定AAL分区中的116个区域ROI;
S12、对于每个受试者,获取一段时间的fMRI数据,数据包括116个ROI和每个ROI在每个时间段的血氧浓度依赖性BOLD信号;
S13、对于每个受试者,利用血氧浓度依赖性BOLD信号来获得每个受试者中的每两个ROI之间皮尔逊相关系数,并且设置皮尔逊相关系数阈值PT,然后构建功能连通性矩阵116*
116,行和列均表示ROI,如果两个ROI之间的皮尔逊相关系数的绝对值在设置的皮尔逊相关系数阈值PT范围中,则在功能连通性矩阵中将A和B这两个ROI标记为1,如果不在PT范围中,则标记这两个ROI为0,用上述步骤为每个受试者均构建功能连通性网络。
3.根据权利要求2所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,利用功能连通性网络构建动态连接网络,S21、对得到一段时间的fMRI数据重新进行时间切分,设置相同的步长,将一段时间重新切割为T份;
S22、时间切分完成后,得到了T份时间片,每一份时间片的ROI都有此刻的血氧浓度依赖性BOLD信号数值,对这T份时间片进行相邻BOLD信号数值的差值计算, T={T1,T2,T3...Tt},分别计算T2‑T1,T3‑T2...Tt‑T(t‑1)的BOLD信号差值,得到T‑1组差值;
S23、对于每个受试者,为每一个差值组都构建一个116*116动态连接网络,初始值均为
0,行和列均表示ROI,构建T‑1组动态连接网络。
4.根据权利要求3所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,步骤S23中,对于Tm和Tn两个时间片来说,在Tm和Tn两个时刻均已测定各自时刻的BOLD信号数值,那么从Tm到Tn时刻,在每一个ROI中,会存在两种情况:情况1、从Tm到Tn时刻,BOLD信号数值变大了;
情况2、从Tm到Tn时刻,BOLD信号数值变小了;
在每一个ROI中,ROI={ROI1,ROI2,ROI3...ROI116},如果在ROIm和ROIn中,如果ROIm存在情况1且ROIn存在情况2,或者ROIm存在情况2且ROIn存在情况1,那么ROIm和ROIn在这个时间片段Tt中具有BOLD信号变化异步性,其中, 0
对于每个受试者,在每一组动态连接网络中,如果ROIm和ROIn存在BOLD信号变化异步性,同时ROIm和ROIn之间也是具有相关性的;那么在构建的动态连接网络116*116中,将ROIm和ROIn之间标记为1,反之如果两个要求有一个不满足,则标记为0。
5.根据权利要求4所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,关于ROIm和ROIn的相关性,在功能连通性网络中,如果两个ROI之间标记为1,则表示具有相关性,如果标记为0,则表示没有相关性。
6.根据权利要求4所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,利用距离属性连接T‑1组动态连接网络;
S31、由于相邻时间间隔是T2‑T1,T3‑T2...Tt‑T(t‑1),在时间顺序上T2‑T1一定在T3‑T2前面,使用世界坐标系,计算每两个ROI在人脑中的相对距离,并且设置距离阈值DT;
S32、对于得到T‑1组不同的动态连接网络,首先就要确保时间顺序是正确的,在后面的连接动态连接网络中要按照时间顺序输入网络进行连接,将T‑1组网络按时间顺序定义为Network={N1,N2,N3...N(T‑1)},在连接动态连接网络时,连接顺序就是N1→N2→N3...→N(T‑1);
S33、在N1网络中,按行遍历所有ROI,当遍历到节点ROIn,n=1,2,3...116时,如果存在ROIm与ROIn存在BOLD信号变化异步性和相关性,并且ROIm和ROIn的距离在设置的距离阈值DT范围之内,那么将ROIm和ROIn提取出来进行连接:ROIn→ROIm;
S34、然后转向ROIm,步骤S33中连接ROIm和ROIn是在N1网络中进行的,现在转向N2网络,在N2网络中,在ROIm行,同样寻找存在两个节点的BOLD信号变化异步性和相关性,并且两个节点的距离在阈值DT范围之内都符合要求的节点ROIq,然后将ROIq提取出来与前面的ROIn和ROIm一起相连:ROIn→ROIm→ROIq;
S35、按照上面方法锁定N3网络,找ROIq行符合要求的节点,再提取出来进行连接,然后再锁定N4网络,锁定不同网络循环上述锁定网络方法,直到顺序锁定到最后一个网络即可停止,以此循环便可为每一个ROI都构建了一条以该ROI为起始节点的具有时间属性的连接网络,为所有受试者都构建上述具有时间属性的连接网络,就能构成具有时间属性的连接网络组。
7.根据权利要求6所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,进行特征提取和选择时:
S41、获取频繁三序列特征,在具有时间属性的连接网络组中,设置频繁节点阈值出现次数NT,如果在具有时间属性的连接网络组中的每一条时间序列连接中,一个节点在该时间序列连接中,出现次数在频繁节点阈值NT范围之内,那么该节点为频繁节点,然后在具有时间属性的连接网络组中,寻找与该频繁节点相连接的前后两个节点,将它们单独提取出来形成新的连接,其中如果频繁节点是网络的头部或尾部节点,采取删除该节点的方式来保证数据格式的一致性;
S42、通过步骤S41获得若干频繁三序列组,在这些频繁三序列组中,会存在很多重复频繁三序列,在这些频繁三序列组中,继续挖掘出现最频繁的三序列,设置最频繁三序列出现次数阈值SNT,如果一个频繁三序列在整个频繁三序列组中的出现次数在SNT范围之内,将该频繁三序列提取出来作为最终的序列特征,称为具有判别力频繁三序列;
S43、在所有具有判别力频繁三序列中,分别计算每个三序列的节点方差,确定每个具有判别力频繁三序列节点的分散能力,然后,设置方差阈值来保留节点分布集中的三序列,选取在一个分布范围最多的三序列作为最具判别力频繁三序列特征。
8.根据权利要求7所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,对所有受试者的大脑连接网络进行关联规则的挖掘,设置支持度和置信度阈值寻找网络中的节点关联规则,即序列规则,关联规则形如X→Y,即如果存在X,则必然会出现Y,在得到的关联规则中,删除A→B这种只具有两个节点的序列。
9.根据权利要求8所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,在最具判别力频繁三序列特征和序列规则特征中,特征的顺序都是具有时间属性和拥有严格先后顺序的,不能随意更改;最具判别力频繁三序列特征和序列规则特征中,每组特征的个数不全是相同的,不利于特征统一,因此设置具有全ROI区域的节点矩阵,将每组特征按照ROI编号对应放入节点矩阵中,并按照顺序为节点赋予依次加1的值放入矩阵中,起始值为1,其余未被赋予值的节点标记为0,为所有特征都进行上述操作,得到伪二值特征矩阵特征。
10.根据权利要求8所述的基于时序脑电数据的脑疾病分类方法,其特征在于,对伪二值特征矩阵特征使用PCA算法进行降维处理,将降维后的特征送入SVM分类器。