實驗室介紹

1.小腦脊髓萎縮與精神疾病之磁振腦結構影像分析  <回列表>

1) 本研究使用三維碎形維度量化皮質皺褶之複雜程度以評估大腦皮質形態變化。結果顯示SCA3患者受影響的區域超越傳統認為的橋腦小腦區域，也比皮質-小腦系統所包含的範圍更加廣泛。碎形維度數值的下降與疾病病程有顯著相關性，顯示皮質的萎縮將隨著疾病的進程愈發明顯，而碎形維度的方法較其他目前所使用的評估方式要更為靈敏。

2) 我們探討SCA3病患的不同三核苷酸(cytosine-adenine-guanine, CAG)重複長度與小腦退化萎縮病變的相關性。我們SCA3病人依據其不同的CAG重複序列長度分為長序列組(CAG>74)及短序列組(CAG<74)。我們測量每個病人的運動失調症量表(SARA)，NAA/肌酸酐(Cr)的比值，磁共振波譜(MRS)，我們將病人的大腦及小腦MRI影像，細分為97區並計算各區的三維碎形維度(3D Fractal Dimension)，再藉由各區的碎形維度值，建構正常人與 SCA3病人的關聯網路模型。結果表明，SCA3患者具有更長的CAG重複長度證實將會有早期疾病發作，但是，CAG重複長度與SARA分數、小腦NAA / Cr比值或小腦三維碎形維度值並沒有顯著相關。對於CAG≥74的SCA3患者，小腦區與頂葉及葉枕之間的網絡呈現出顯著的分離現象，但對於CAG重複長度<74的SCA3患者未發現此小腦區與頂葉及枕葉聯絡網路分離的現象。

3) 與憂鬱症患者相較之下，恐慌症患者在right medial frontal cortex 和right superior temporal gyrus 皮質體積較大。憂鬱症患者在bilateral medial frontal cortex， right superior temporal gyrus， left cerebellum crus II 和 VIIb，與 right cerebellum VIIb 和 VIIa 的皮質體積比控制組小。恐慌症患者在right inferior frontal gyrus和right insula與控制組相比皮質體積較小，這些在前額葉和顳葉間的皮質體積的差異可用以區分恐慌症和憂鬱症病人。

4) 我們探討初期使用aripiprazole monotherapy在治療第一次發病未服用過藥物的憂鬱症患者的療效及大腦灰質體積相應的變化。共有15位患者完成試驗並且在開始用藥及第六周接受3-T磁振造影(MRI)掃描，也針對27位健康者，進行6周內的兩次MRI掃描。我們利用最佳化的voxel-based morphometry (VBM)方法對於健康者與MDD組做比較。這些憂鬱症患者在right superior frontal gyrus 和left middle frontal gyrus 的灰質體積比控制組小。對aripiprazole monotherapy有部分藥效反應的病人與在六週前未服藥的基期相比在right superior frontal gyrus，與right inferior orbitofrontal gyrus 和right inferior temporal gyrus仍顯現出灰質體積較小的缺陷。雖然他們在left middle frontal gyrus 和left superior parietal gyrus 的灰質體積是增加的。

發表文章：

1. Yu-Te Wu, Shang-Ran Huang, Chi-Wen Jao, Bing-Wen Soong, Jiing-Feng Lirng, Hsiu-Mei Wu, and Po-Shan Wang. Impaired Efficiency and Resilience of Structural Network in Spinocerebellar Ataxia Type 3. Frontiers in Neuroscience 2018 (SCI). (Impact factor:3.877; Rank: 29.5%)第一或通訊作者

2. Shang-Ran Huang, Yu-Te Wu, Chi-Wen Jao, Bing-Wen Soong, Jiing-Feng Lirng, Hsiu-Mei Wu, and Po-Shan Wang. CAG repeat length does not associate with the rate of cerebellar degeneration in spinocerebellar ataxia type 3. NeuroImage:Clinical 2017 (SCI). (Impact factor:3.869; Rank: 21.4%)第一或通訊作者

3. Tzu-Yun Wang, Chii-Wen Jao, Bing-Wen Soong, Hsiu-Mei Wu, Kuo-Kai Shyu, Po-Shan Wang, Yu-Te Wu*. Change in the cortical complexity of spinocerebellar ataxia type 3 appears earlier than clinical symptoms. PLoS One 2015; PMID: 25897782 (SCI).(Impact factor: 3.234;Rank: 15.79%)第一或通訊作者

4. Chia-Feng Lu, Bing-Wen Soong, Hsiu-Mei Wu, Shin Teng, Po-Shan Wang and Yu-Te Wu*. Disrupted Cerebellar Connectivity Reduces Whole-Brain Network Efficiency in Multiple System Atrophy. MOVEMENT DISORDERS 2013;28(3):362-369 (SCI).(Impact factor: 5.634;Rank: 7.22%)第一或通訊作者

5. Chia-Feng Lu, Po-Shan Wang, Yuan-Lin Lao, Hsiu-Mei Wu, Bing-Wen Soong and Yu-Te Wu*. Medullo-ponto-cerebellar White Matter Degeneration Altered Brain Network Organization and Cortical Morphology in Multiple System. Brain Structure & Function 2013; PMID:23636223 (SCI).(Impact factor: 4.567;Rank: 10.00%)第一或通訊作者

6. Yu-Te Wu, Kuo-Kai Shyu, Chii-Wen Jao, Yuan-Lin Liao, Tzu-Yun Wang, Hsiu-Mei Wu, Po-Shan Wang, Bing-Wen Soong. Quantifying cerebellar atrophy in multiple system atrophy of the cerebellar type (MSA-C) using three-dimensional gyrification index analysis. NeuroImage 2012;61(1):1-9.

7. Po-Shan Wang, Hung-Chieh Chen, Hsiu-Mei Wu, Jiing-Feng Lirng, Yu-Te Wu* and Bing-Wen Soong. Association Between Proton Magnetic Resonance Spectroscopy Measurements and CAG Repeat Number in Patients With Spinocerebellar Ataxias 2, 3, or 6. PLoS One 2012;7(10): e47479 (SCI).(Impact factor: 3.534;Rank: 14.55%).第一或通訊作者

1) 小腦型多系統萎縮症(multiple system atrophy of cerebellar type, MSA-C)所引發的橋腦與小腦白質萎縮，破壞了小腦與大腦間連結的迴路（cerebello-ponto-cerebral loops）。經由神經結構網路連結之小世界網路模型的重要參數估算結果，顯示各腦區間訊息傳遞與交換的效率下降進而導致全腦結構網路效能瓦解。

2) MSA-C的認知障礙和視覺空間能力退化，主要是肇因於小腦功能的退化。我們探討視覺空間障礙和認知障礙特徵的MSA-C患者，是否存在著神經纖維的結構連接網絡的變化。我們發現與健康受試者相比，MSA-C患者連接右邊枕葉到右邊額葉的長關聯纖維束(long association fibers)、連接雙側額葉和枕葉的連合纖維束(commissural fibers)、連接雙側額部的投射纖維束(projection fibers)和短關聯纖維束(short association fibers)是減少的。MSA-C患者在雙側額部和枕部區域的短關聯纖維數目與在小腦中的神經纖維束密度是顯著減少。我們的研究結果顯示，MSA-C患者認知障礙和視覺空間缺陷主要是因患者的額葉、頂葉和枕葉皮質的病變，而不只是以往廣泛認為的由於小腦的病變所造成的。本研究也證實了MSA-C患者受影響的大腦白質神經束可以追溯到額葉，頂葉和枕葉。

3) 我們利用腦圖譜將全腦分區，並以神經纖維追蹤術重建出不同區之間的神經結構網路連結(structural connectivity)模型和神經纖維非等向性(fractional anisotropy)等資訊，發現1) 重度憂鬱症患者與控制組相較下，神經束在左上縱束和右丘腦前射束有顯著比較差的非等向性。此外，雙側上縱束的徑向擴散（radial diffusivity）有升高之情形，而雙邊丘腦前輻射束則有軸向擴散（axial diffusivity）減少之情形。

發表文章：

1. Po-Shan Wang, Chien-Li Yeh, Chia-Feng Lu, Hsiu-Mei Wu, Bing-Wen Soong, and Yu-Te Wu*. The involvement of supratentorial white matter in multiple system atrophy: a diffusion tensor imaging tractography study. Acta Neurologica Belgica 2017 (SCI). (Impact factor: 2.072; Rank: 64.5%)第一或通訊作者

2. Chia-Feng Lu, Wan-Yuo Guo, Feng-Chi Chang, Shang-Ran Huang, Yen-Chun Chou and Yu-Te Wu*. Hemodynamic segmentation of brain perfusion images with delay and Dispersioneffectsusing an expectation-maximization algorithm. PLoS One 2013; PMID: 23894386(SCI).(Impact factor: 3.534;Rank: 14.55%).第一或通訊作者

3. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu*. Alterations in white matter micro-integrity of the superior longitudinal fasciculus and anterior thalamic radiation of young adult patients with depression. PSYCHOLOGICAL MEDICINE 2014; 13(44):2825-2832. (SCI). (Impact factor: 5.491;Rank: 4.51%)通訊作者

3. 靜息態功能腦影像量化分析  <回列表>

1)我們利用腦圖譜將全腦分區，計算出不同區之間彼此的時間序列相關性，重建出神經功能網路連結(functional connectivity)模型，發現躁鬱症患者其紋狀體–丘腦迴路內和紋狀體–中/後扣帶迴之間的功能性連結下降，而在丘腦和邊緣系統腦區間的功能性連結上升。因為前邊緣系統在大腦中負責情緒調控及認知功能的處理，因此前邊緣系統中紋狀體–丘腦迴路的靜息態功能性連結之改變，與躁鬱症的形成有關。前邊緣系統中紋狀體–丘腦迴路的靜息態功能性連結之改變，與躁鬱症的形成有關。

2) 重度憂鬱症患者在雙側內側額葉皮質，前扣帶回和小腦後葉表現出較差的跨半球的連接強度，且其連接強度和重度憂鬱症患者的臨床嚴重程度相關。因此，在原始網絡(default mode network)的後支網(posterior subnetwork)和小腦後葉下降半球間的連接異常可能是一個解釋重度憂鬱症病因的可能機轉。

3) 憂鬱症患者靜息態的功能性磁振造影之低頻訊號振幅在left temporal subgyral region較正常人為高，在right frontal subcallosal gyrus 和 right parietal postcentral gyrus 較正常人為低，在left temporal subgyral region與沮喪嚴重度呈負相關，因此憂鬱症患者靜息態功能性磁振造影之低頻訊號振幅在fronto-parietal和temporal regions的解離改變可用於協助診斷年輕憂鬱患者是否晚發病。

4) 扣帶回與楔前葉與左右半腦間的靜息態功能性協調產生變化可能在恐慌症的病理生理機制中扮演重要角色。

5) 我們分析恐慌障礙（PD）患者在基線和經過六週治療後的腦部低頻波動（low-frequency fluctuations , fALFF）並比較和健康對照組的差異。治療效果顯示，患者的右側中央扣帶皮層（middle cingulate cortex (MCC))和左中央後回(postcentral gyrus (PCG))的fALFF值增加。恐慌嚴重性和抗抑鬱劑劑量的改善，也與右中間扣帶皮層的fALFF值增加正相關。此外，患者的枕葉和丘腦中fALFF，與健康者也有顯著差異。此fALFF結果顯示抗抑鬱藥escitalopram，對於PD患者在MCC-PCG區域和在枕葉–丘腦區域的治療，是有效果的。

發表文章：

1. Teng S, Lu CF, Wang PS, Li CT, Tu PC, Hung CI, Su TP*, Wu YT*. Altered resting-state functional connectivity of striatal-thalamic circuit in bipolar disorder. PLoS One 2014; 5(9):e96422 (SCI). (Impact factor: 3.057;Rank: 16.67%)共同通訊作者

2. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu*. Decreased inter-hemispheric connectivity in anterior sub-network of default mode network and cerebellum: significant findings in major depressive disorder. INTERNATIONAL JOURNAL OF NEUROPSYCHOPHARMACOLOGY 2014; 17(12):1935-42 (SCI). (Impact factor: 4.333;Rank: 15.49%)通訊作者

3. Chien-Han Lai, and Yu-Te Wu*. The changes in the low-frequency fluctuations of cingulate cortex and postcentral gyrus in the treatment of panic disorder: The MRI study. WORLD JOURNAL OF BIOLOGICAL PSYCHIATRY 2016; 1(17):58-65 (SCI). (Impact factor: 4.159;Rank: 20.07%)通訊作者

4. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu*. The patterns of fractional amplitude of low-frequency fluctuations in depression patients: The dissociation between temporal regions and fronto-parietal regions. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2015; (175):441-445 (SCI). (Impact factor: 3.57;Rank: 15.47%)通訊作者

5. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu*. The gray matter alterations in major depressive disorder and panic disorder: Putative differences in the pathogenesis. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2015;:PMID:26208214 (SCI).( Impact factor = 3.570, Rank: 23.44%) 第一或通訊作者

6. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu*. The alterations in inter-hemispheric functional coordination of patients with panic disorder: the findings in the posterior sub-network of default mode network. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2014; (166):279-84 (SCI). (Impact factor: 3.57;Rank: 15.47%)通訊作者

7. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu*. Alterations in white matter micro-integrity of the superior longitudinal fasciculus and anterior thalamic radiation of young adult patients with depression. PSYCHOLOGICAL MEDICINE 2014;13(44): pp. 2825-2832. (SCI).(Impact factor: 5.428;Rank: 3.60%). 第一或通訊作者

8. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu, and Yuh-Ming Hou. Functional network-based statistics in depression: Theory of mind subnetwork and importance of parietal region. Journal of Affective Disorders 2017 (SCI). (Impact factor: 3.786; Rank: 23.4%)第二作者

9. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu. The Explorative Analysis to Revise Fear Network Model for Panic Disorder. MEDICINE 2016;:PMID:27149492 (SCI).(Impact factor: 5.723; Rank: 9.74%)第二作者

10. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu, Cheng-Yu Chen, Yi-Cheng Hou. Gray matter increases in fronto-parietal regions of depression patients with aripiprazole monotherapy. MEDICINE 2016;:PMID:27559967 (SCI).(Impact factor: 5.723; Rank: 9.74%)第二作者

11. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu. The White Matter Microintegrity Alterations of Neocortical and Limbic Association Fibers in Major Depressive Disorder and Panic Disorder: The Comparison. MEDICINE 2016;:PMID:26945417 (SCI).(Impact factor: 5.723; Rank: 9.74%)第二作者

12. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu. The alterations in regional homogeneity of parieto-cingulate and temporo-cerebellum regions of first-episode medication-naïve depression patients. Brain Imaging Behavior 2015;:PMID: 25904155 (SCI) (Impact factor = 3.667, Rank: 28.57%) 第二作者The alterations

13. Lin CS, Liu Y, Huang WY, Lu CF, Teng S, Ju TC, He Y, Yu-Te Wu, Jiang T, Hsieh JC. Sculpting the Intrinsic Modular Organization of Spontaneous Brain Activity by Art. PLoS One 2013;:PMID:23840527 (SCI).(Impact factor: 3.534;Rank: 14.55%). 第四或以後作者

14. Yuan-Lin Liao, Po-Shan Wang, Chia-Feng Lu, Chih-I Hung, Cheng-Ta Li, Ching-Po Lin, Jen-Chuen Hsieh, Tung-Ping Su and Yu-Te Wu*. Cortical Shape and Curvedness Analysis of Structural Deficits in Remitting and Non-remitting Depression. PLoS One 2013;:PMID:23874696 (SCI).(Impact factor: 3.534;Rank: 14.55%). 第一或通訊作者

15. Lai CH, Yu-Te Wu, Yu PL, Yuan W. Improvements in white matter micro-structural integrity of right uncinate fasciculus and left fronto-occipital fasciculus of remitted first-episode medication-na?ve panic disorder patients. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2013;150(2):330-336 (SCI).(Impact factor: 3.705;Rank: 15.32%). 第二作者

16. Lai CH, Yu-Te Wu. Fronto-occipital fasciculus, corpus callosum and superior longitudinal fasciculus tract alterations of first-episode, medication-naive and late-onset panic disorder patients. Journal Affective Disorder 2013;146(3):378-382 (SCI). 第二作者

17. Lai CH, Yu-Te Wu. Decreased regional homogeneity in lingual gyrus, increased regional homogeneity in cuneus and correlations with panic symptom severity of first-episode, medication-na?ve and late-onset panic disorder patients. PSYCHIATRY RESEARCH 2013;211(2):127-131 (SCI).(Impact factor: 2.682;Rank: 29.03%). 第二作者

18. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu. Changes in gray matter volume of remitted first-episode, drug-naïve, panic disorder patients after 6-week antidepressant therapy. JOURNAL OF PSYCHIATRIC RESEARCH 2013;47(1):122-127 (SCI).(Impact factor: 4.092;Rank: 12.90%). 第二作者

19. Hsien-Lin Cheng, Chun-Jen Lin, Bing-Wen Soong, Pei-Ning Wang, Feng-Chi Chang, Yu-Te Wu, Kun-Hsien Chou, Ching-Po Lin, Pei-Chi Tu and I-Hui Lee. Impairments in cognitive function and brain connectivity in severe asymptomatic carotid stenosis. STROKE 2012;43(10):2567–2573 (SCI).(Impact factor: 6.018;Rank: 5.67%). 第四或以後作者

20. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu. Fronto-occipital fasciculus, corpus callosum and superior longitudinal fasciculus tract alterations of first-episode, medication-naïve and late-onset panic disorder patients. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2012;: (SCI).(Impact factor: 3.705;Rank: 15.32%). 第二作者

21. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu. Frontal regional homogeneity increased and temporal regional homogeneity decreased after remission of first-episode drug-naïve major depressive disorder with panic disorder patients under duloxetine therapy for 6 weeks. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2012;136(3):453- 2012;136(3):453–458 (SCI).(Impact factor: 3.705;Rank: 15.32%). 第二作者

22. Chien-Han Lai, Yu-Te Wu. Patterns of fractional amplitude of low-frequency oscillations in occipito-striato-thalamic regions of first-episode drug-naïve panic disorder. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2012;142(1-3):180-185 (SCI).(Impact factor: 3.74;Rank: 15.45%)

23. Chien-Han Lai and Yu-Te Wu. Fronto-temporo-insula gray matter alterations of first-episode, drug-na?ve and very late-onset panic disorder patients. JOURNAL OF AFFECTIVE DISORDERS 2012;140(3):285–291 (SCI).(Impact factor: 3.705;Rank: 15.32%). 第二作者

4. 不同強度與持續運動下的腦波變化  <回列表>

本研究目的是透過不同生理訊號探討在持續騎飛輪車運動中大腦與肌肉活性的改變，共40位健康受試者參與本研究。腦電波記錄4個電極位置分別是C1、C2、P1及P2，受試者被要求持續進行飛輪車運動9分鐘，此時同步收集運動所誘發的腦電波以及心電圖訊號。利用記錄的心電圖來定義平均最大心跳率（AMHRR）作為相對運動強度的量表，進而來探討運動強度與其他生理參數，如腦電圖功率(小波轉換)，腦波複雜度(碎型維度)之間的相關性。結果顯示每個頻帶(即θδαβγ)在運動時皆隨AMHRR增加其平均功率也逐漸增加，並且當AMHRR值達到最高時相對平均功率。此外我們進一步利用非線性演算法模糊熵(fuzzy entropy,FzE)來萃取並量化這些訊號特徵。結果顯示， FuzzyEn結果與腦電圖功率相同，在所有電極處與AMHRR顯示有相同趨勢的顯著正相關性。然而，使用FuzzyEn的方法，更能有效的選擇頻帶（即θ，α和β）中的優異特異性。本研究的結果顯示，心跳率可用於區分運動強度，腦電波可用於觀察不同運動強度下大腦活性的變化，對於早期運動疲勞的監測有其顯著的功效，此結果未來可運用於腦部退化性疾病的復健運動處方的參照。

 發表文章：

1. Szu-Yu Lin, Chii-Wen Jao, Po-Shan Wang*, Yu-Te Wu*. Analysis of Electroencephalography Alteration During Sustained Cycling Exercise Using Power Spectrum and Fuzzy Entropy. International Journal of Fuzzy Systems 2016;DOI 10.1007/s40815-016-0273-y (SCI). (Impact factor: 0.941;Rank: 70.34%)共同通訊作者

5.近紅外光在同時執行連續減法與端寶特瓶水之功能性研究  <回列表>

我們利用功能性近紅外光研究正常人行走時(NW)與行走路時執行連續減法 (WCT)和走路時端著一瓶六百毫升的保特瓶水(WMT)的實驗，結果顯示執行WCT與WMT時兩側的前額葉和補充運動區的活性都會增加，此外，執行WCT時走路韻律、每步所需時間和長度都下降，而執行WMT時只有每步長度下降。

圖例：我們利用功能性近紅外光研究正常人行走時(NW)(圖a)與行走路時執行連續減法(WCT)(圖b)和走路時端著一瓶六百毫升的保特瓶水(WMT)(圖c)的實驗，結果顯示執行WCT與WMT時兩側的前額葉和補充運動區的活性都會增加，此外，執行WCT時走路韻律、每步所需時間和長度都下降，而執行WMT時只有每步長度下降。

發表文章：

1. Chia-Feng Lu, Yan-Ci Liu, Yea-Ru Yang, Yu-Te Wu*, Ray-Yau Wang. Maintaining Gait Performance by Cortical Activation during Dual-Task Interference: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study. PLoS One 2015; 6(10):e0129390 (SCI). (Impact factor: 3.057;Rank: 16.67%)共同通訊作者

6.想像左右手食指運動之腦波律動訊號辨認與腦機介面  <回列表>

隨著腦神經科學的研究突破與腦波訊號擷取的科技進步，近幾年來腦機介面(Brain computerInterface, BCI)的技術逐漸受到重視。腦機界面是一種利用腦部訊號來讓使用者與外界溝通的技術。此種技術的目的在於幫助因神經肌肉損傷而行動受到阻礙的人(如肌肉萎縮、中樞神經系統損傷、重度中風的病人等)，使他們可以不需要依靠周邊神經和肌肉，能夠使用腦部的訊號，就可以達到與外界溝通、傳達訊息、自主行動，以及自我照顧等目的。為了能夠順利的控制腦機介面系統，尋找出腦中穩定且容易偵測和分析的訊號與選擇適當的分類器是提高腦機界面系統效率與穩定度的關鍵。個人與榮總整合性腦功能研究室的同仁、從事以研究sensorimotor beta rhythm具有特定的頻率以及分布區域)，作為腦機介面分類器的訊號來源。

左下圖所示即為實驗刺激之設計，所做的任務為根據聲音指示進行想像食指上抬運動。每單筆試驗長度為10秒，當實驗開始進行的時候會先呈現一秒鐘的雜訊(A)，讓受試者可以在這1秒內眨眼睛，接著要求受試者直視前方的十字，並在聽到低頻嗶聲時則作想像手指上抬(B)，最後取嗶聲前2秒到後5秒為一筆試驗資料(C)。

右下圖呈現的是以獨立成分分析法從單筆右手指上抬運動腦電波訊號中粹取出腦波律動訊號的過程與結果，(A)為與事件相關腦波律動頻帶(beta頻帶)腦波標準分布圖；(B)則為單筆試驗經獨立成分分解後所得到的12個獨立成分所對應之空間分布圖，計算時將左邊之標準圖分別與12個獨立成分計算相關係數，若相關係數低於閥值者則予以去除，如圖(B)中陰影部分，最後將保留下來之獨立成分重建即可(見圖(C))。

而所擷取出來的sensorimotor beta rhythm訊號，可使用類神經網路中的Radial Basis Function (RBF) Neural Network或Support Vector Machine將訊號映射到高維空間去，將受試者的想像右手食指、左手食指狀況下的sensorimotor beta rhythm訊號區分出來，平均成功率約為百分之七十五 (以下腦電波資料由台北榮總教研部整合性腦功能研究室提供)。

發表文章：

1. Chih-I Hung, Po-Lei Lee, Yu-Te Wu, Li-Fen Chen, Tzu-Chen Yeh, Jen-Chuen Hsieh. Recognition of Motor Imagery Electroencephalography Using Independent Component Analysis and Machine Classifiers. Annals of Biomedical Engineering 2005;33(8):1053-1070.

7.1 食指運動時大腦皮質神經網路連結同調性分析  <回列表>

人類大腦皮質之重要特性之一為區域性同步化之規律性振盪，並可經由非侵犯性檢測技術如腦電波圖或腦磁波圖來偵測。個人與榮總整合性腦功能研究室謝仁俊醫師與同仁以小波分析和訊息理論中的共同訊息法為理論基礎，共同開發利用更高維度的統計方法，去分析與運動控制有關運動皮質區域之振盪現象的變化，以用於觀測如不同大腦區域之間的功能性偶合程度、訊息交換、時間整合協調或功能性互動等，當兩頻道所收取到的訊號間有較高的同調性(coherence)，可視為位於此兩頻道下方的大腦區域有結構上或功能上相互連結的證據。

因此本研究子目的是藉由一系列的實驗，整合多通道腦磁波和表面肌電圖等高時間解析度的特性，分析腦中的功能性腦波律動訊號的改變，去估算出大腦皮質與運動肌肉間的在不同頻率時的功能性互動和調控，以期能建構出運動神經系統的調控機制。左圖呈現受試者右手規律性食指運動在alpha和beta 頻帶的分析結果。

圖中的左欄是以手指運動區的其中一頻道為參考頻道(COI)，與其他所有腦磁波頻道計算出的同調性數值以統計方法取閥值後顯示同調性高的區域。這個結果也以線條連結的方式顯示在 sensor的位置上以顏色說明有顯著同調的兩個頻道(右欄)。右圖是將結果畫在三維不同角度的大腦皮質上方以便於確認同調的區域，其中黃色的曲線是中央溝(central sulcus)的位置。

7.2 手臂上抬運動時大腦皮質神經網路連結分析  <回列表> 

從過去神經生理學的研究中指出，腦神經細胞的活化會需要消耗相當多的能量，因此大腦如何在有效控制能量消耗的前提下，透過不同腦區神經活化的動態重構，來達到不同任務需求是一個非常重要的議題。本研究利用本實驗室於2008年所提出的時頻共訊息法（TFCMI）評估各腦區間腦電波之功能性連結，結果發現在休息態、準備態、運動開始以及運動結束，四種不同的功能狀態下，大腦的功能性連結會按其工作需求，抑制不相關的功能性連結以確保資源能有效集中於工作相關之網路。

本研究優於傳統的同調性分析方法，能提供較高靈敏度的訊號偵測，以呈現功能性動態重構。大腦的動態重構不僅僅反應在時序上，同時也透過不同頻帶（α與β頻帶）的調變來達到其控制能量消耗與執行多工之目的。

(a)α頻帶（8-12 Hz）的全腦功能性連結強度隨時序變化的曲線，可看見休息態（虛線）與手臂上抬（實線）呈現出不同的模式，全腦功能性連結強度在手臂上抬開始時會出現最低值（星號）反應出專注力與規劃功能的釋放;

(b)β頻帶（16-25 Hz）的全腦功能性連結強度隨時序變化的曲線，可看見休息態（虛線）與手臂上抬（實線）亦呈現出不同的模式，全腦功能性連結強度在手臂上抬結束時會出現最大值（星號）反應出從接收到視覺刺激後，運動執行功能的活化。

α頻帶的各腦區功能性連結示意圖。a-c圖分別為接收到視覺刺激訊號後的0~1秒，可觀察到前額葉－額葉－頂葉的網路功能性連結下降，此現象反應出該區所負責之規劃功能在動作開始的階段會被釋放，已將資源保留給運動執行功能。

β頻帶的各腦區功能性連結示意圖。a-f圖分別為接收到視覺刺激訊號後的0~1.5秒，可觀察到按時序的發展，會先活化視覺區的功能性連結，以處理視覺刺激的訊號，再將該訊息透過額葉－枕葉的功能性連結傳遞至額葉進行訊息分析，並透過額葉－運動區的連結，將運動命令下達給運動皮質區進行手臂上抬運動之執行，最終的功能性網路活化將集中在運動皮質區域。

發表文章：

1. Chun-Chuan Chen, Jen-Chuen Hsieh, Yu-Zu Wu, Po-Lei Lee, Shyan-Shiou Chen ,David M. Niddam Tzu-Chen Yeh ,Yu-Te Wu*. Mutual-information based approach for neural connectivity during self-paced finger lifting task Human brain mapping. Human Brain Mapping 2008;29(3):265-80.

2. Chia-Feng Lu, Shin Teng, Chih-I Hung, Po-Jung Tseng, Liang-Ta Lin, Po-Lei Lee, Yu-Te Wu*. Reorganization of functional connectivity during the motor task using EEG time–frequency cross mutual information analysis. Clinical Neurophysiology 2011;122(8):1569-1579.

8. 利用獨立成份分析法分離庫賈氏症腦波中與疾病有關的共存之特徵波形以幫助早期診斷  <回列表> 

庫賈氏症(Creutzfeldt-Jakob disease, CJD)為一罕見之神經退化性疾病，是一種感染性蛋白(prion)造成的腦部海綿狀病變，估計在世界各地每年每百萬人口會有0.5~1人罹患此病。此疾病可分為三種亞型：散發型(sporadic)、家族型(familial)和醫源型(acquired)，其中以散發型庫賈氏症最為普遍，其主要患者年齡在50~70歲之間，平均發病年齡為62歲，存活時間約1至58個月。由於庫賈氏症進程快速，又具傳染性，且致死率高，加上尚無有效的治療方式，因此對於庫賈氏症的早期診斷相當重要。腦電波圖(EEG)是目前臨床上一個常用來輔助診斷工具之一，利用貼在頭皮上的許多電極(channel)記錄腦神經細胞活動時大腦皮質的電流變化，大腦皮質的電流是由細胞群與其他細胞群之間的電位差形成的。

目前我們知道腦電波圖中周期性尖銳複合波(periodic sharp wave complexes, PSWCs)、單側周期性癲癇樣放電(periodic lateralized epileptiform discharges, PLEDs)是CJD的特色。但實際上臨床所記錄到的腦電波易受到眼動及環境雜訊的干擾，使得同時在疾病早期庫賈氏症病患的腦波容易與阿茲海默症(Alzheimer’s disease)、失智症(vascular dementia, VD)等疾病混淆，且單純利用EEG來診斷CJD的Sensitivity、Specificity、PPV (從機器檢驗出為正常 而實際上也是正常的比例) 和NPV (從機器檢驗出為不正常 而實際上真的是不正常的比例)分別是64％、91％、95％與49％，我們可以發現其Sensitivity和NPV都不是很好，某些CJD的病人可能會因此沒有被正確診斷出來，那就有可能造成延遲診斷，甚至傳染的危險。

為了克服腦電波易受雜訊干擾這個問題，我們利用獨立成份分析法(Independent Component Analysis, ICA)於庫賈氏症病患的腦波(與台北榮民總醫院合作採用VoyageurTMDigital EEG System)，實驗結果顯示ICA有卓越之能力可由混合訊號中分離出與疾病相關之特徵腦波以及眼動或是肌肉引起的訊號，故可有效的將雜訊移除，此外，更近一步觀察到在早期庫賈氏症病患的腦波中即有數種共存的特徵波形出現。在本次研究中，每一筆前處理過後的腦波將取17個電極，每個電極中取五分鐘的腦波訊號，在取樣頻率為250Hz下，最後排列成17×75000的矩陣。經過FastICA的計算分析，將找出獨立訊號源成份以及每個電極記錄到訊號源的權重大小。結果如圖一所示。可發現在原始腦波圖(B)中有四個認為有意義的波峰(peak)產生，但這四個波峰所得到的topography map並不相同，無法判定正確的生理意義；而經過ICA分離出來的獨立成份(D)顯示，可清楚看到干擾判斷的雜訊和與疾病相關的特徵，並可得到有意義的topography map，幫助診斷。

圖為一位病患原始腦波和ICA的結果。

(A) 在五分鐘的腦波中選取第2秒到第17秒(共15秒)的訊號展現在(B)，同樣選取的訊號經過FastICA分析過後的結果展現在(D)。

(B)  15秒的原始腦波。圖中灰色區域為有較嚴重的眼動和環境雜訊干擾的腦波。

(C)  畫出在原始腦波(B)中四個出現波峰的時間點p1、p2、p3和p4各個channel所收到的訊號強度。發現這四個時間點可對應到(D)中的IC3在3.3、5.1、9.6和10.9秒的四個波峰。

(D) 經過FastICA分析後的17個獨立成份。可看到IC3為和CJD相關的PLEDs，IC2為眨眼的訊號，IC8為眼動訊號，IC11則為雜訊。

(E) IC2、IC3、IC8和IC11的空間分布圖。

 發表文章：

1. Po-Shan Wang, Yu-Te Wu, Chih-I Hung, Shan-Yeong Kwan, Shin Teng, Bing-Wen Soong. Early detection of periodic sharp wave complexes on EEG by independent component analysis in patients with Creutzfeldt-Jakob disease. Journal of Clinical Neurophysiology 2008;25(1):25-31.

2. Chih-I Hung, Po-Shan Wang, Bing-Wen Soong, Shin Teng, Jen-Chuen Hsieh, Yu-Te Wu*. Blind Source Separation of concurrent disease-related patterns from EEG in Creutzfeldt-Jakob disease for assisting early diagnosis. Annals of Biomedical Engineering 2007;35(12):2168-2179.

3. Chih-I Hung, Po-Shan Wang, Bing-Wen Soong, Shin Teng, Jen-Chuen Hsieh, Yu-Te Wu*. Blind Source Separation of concurrent disease-related patterns from EEG in Creutzfeldt-Jakob disease for assisting early diagnosis. Computational Neuroscience, Chapter 4, Springer.

9. 以最大期望值演算法從大腦磁振灌注造影中分類出不同組織的血流動力區域  <回列表>

腦血管疾病一直是占國人十大死因之一，早期診斷及適當治療，對病患在疾病的預防上，和降低社會成本極為重要。因此如何去評估病生理上的改變(例如腦血流)即是一個很重要的問題。而腦血流容積、流量與流經各組織的平均時間(簡稱血流灌注)之生理參數評估，便是主要的方法之一。近十年來由於快速、動態磁振造影的發展，其時間及空間解析度佳、不具游離輻射…等優點，讓血流灌注的磁振造影成為量測腦血流灌注的一種利器。主要的概念就是以彈丸的方式快速注入順磁性的對比劑，當此順磁性對比劑流經血管時會改變組織的磁化率，進而造成局部的磁場不均勻現象，使得訊號下降，隨著對比劑逐漸離開，訊號會開始回升。若能正確的辨認出動脈在磁振影像中的動脈區域並算出此組織內對比劑濃度隨時間變化之曲線，我們便可計算出血流容積，流量與流經各種組織需要的平均時間，進而在臨床上用來早期診斷一些腦血管疾病。

我們利用數理統計方法，自行研發技術平台，可以快速且正確的從複雜的磁振訊號中自動分辨出動靜脈與其他不同的組織區域，計算其內部的對比劑濃度，進而得到腦血流體積、腦血流流量 、腦血流平均穿流時間等重要參數。此一新技術已應用於臨床上動靜脈畸形與急性中風等病患之診斷輔助與治療後之評估上，並獲得相當不錯的成果，之後將繼續應用於急性局部缺血、中風、梗塞、多發性硬化症等之輔助診斷。

左下圖是大腦血流灌注的磁振造影中同時區分出動脈、靜脈、腦脊髓液、灰質、白質等不同組織與相對應的對比劑濃度以進一步計算相對腦血流容積(rCBV，左)、相對腦血流流量(rCBF，中)、平均穿流時間(MTT，右)等血流動力圖(右下圖)。(以下大腦血流灌注之磁振造影影像由台北榮總放射部提供，與榮總放射部郭萬祐主任和鄧木火主任之共同研究成果)。

發表文章：

1. Yu-Te Wu, Yen-Chun Chou, WanYuo Guo, Tzu-Chen Yeh, Jen-Chuen Hsieh. Classification of Spatio-Temporal Hemodynamics from Brain Perfusion MR Images Using Expectation-Maximization Estimation with Finite Mixture of Multivariate Gaussian Distributions. Magnetic Resonance in Medicine 2007;57(1):181-191.

2. Yen-Chun Chou, Michael Mu Huo Teng, WanYuo Guo, Jen-Chuen Hsieh, Yu-Te Wu*. Classification of Hemodynamics from Dynamic-Susceptibility-Contrast Magnetic Resonance (DSC-MR) Brain Images Using Noiseless Independent Factor Analysis. Medical Image Analysis 2007;11(3):242-253.

3. Wan-Yuo Guo, Yu-Te Wu, Hsiu-Mei Wu, Wen-Yuh Chung, Yi-Hsuan Kao, Tzu-Chen Yeh, Cheng-Ying Shiau, Hung-Chi D. Pan, Yue-Cune Chang, Jen-Chuan Hsieh. Toward Normal Perfusion after Radiosurgery: Perfusion MR Imaging with Independent Component Analysis on Brain Arteriovenous Malformations. American Journal of Neuroradiology 2004;25(10):1636-1644.

4. Yi-Hsuan Kao, Wan-Yuo Guo, Yu-Te Wu, Kuo-Ching Liu, Wen-Yan Chai, Chiao-Yuan Lin, Yi-Shuan Hwang, Adrain Jy-Kang Liou, Hui-Cheng Cheng, Tzu-Chen Yeh, Jen-Chuan Hsieh, Michael Mu Huo Teng. Hemodynamic Segmentation of MR Brain Perfusion Images Using Independent Component, Bayesian Estimation and thresholding. Magnetic Resonance in Medicine, 2003;49(5):885-894.

10. 磁振影像(MRI)和單光子電腦斷層影像(SPECT)的對位與融合  <回列表>

醫學影像對位中，使用完整體積的亮度值資訊與萃取出目標物特徵的對位方式各有其優缺點。我們結合兩類方法提出先以表面資訊對位以快速達到逼近的對位結果，然後再用共同資訊量(mutual information)為對位準則作轉換參數微調完成影像對位。基於表面的對位是透過影像分割出目標物，再萃取其表面點並據以計算出距離圖(distance map)，所有轉動影像(floating image)的表面點經由剛體轉換(rigid-body transformation)後到參考影像建立出的距離圖上計算對位成本，以求其值最小化。基於共同資訊量的對位則需透過每次兩影像疊合時，來自兩邊的影像亮度值能建立出共同直方圖(joint histogram)以便計算機率值，對位過程力求共同資訊量最大化使影像標齊對正。影像對位時需使用最佳化方法調整轉換參數，三維影像的剛體轉換模型計有三個移動與三個旋轉共六個參數，我們使用Powell方法可以省去計算對位成本函數的一次與二次微分並獲得適切的轉換參數。 

圖一(a)(b)分別為ECD-SPECT與T1-MR影像部份切面的原圖、腦部萃取結果、對應表面輪廓及其距離圖。圖二所示為本方法對位後部份切面之融合影像、棋盤格顯示與表面輪廓疊合圖，說明我們提出的兩階段對位能有效地將ECD-SPECT與T1-MR這兩種不同類型的影像對齊，可用以研究核醫藥物在服用後對人體內化學接受器在腦部不同部位產生的藥效。

(圖中影像由台北榮總精神部周元華醫師提供，影像融合為本實驗室與周醫師共同的研究成果)。

圖一(a)                                                                                                                                      圖一(b)

圖二

發表文章：

1. Yuan-Lin Liao,Yung-Nien Sun, Wan-Yuo Guo, Yuan-Hwa Chou, Jen-Chuen Hsieh, Yu-Te Wu. A hybrid strategy to integrate surface-based and mutual-information-based methods for co-registering brain SPECT and MR images. Medical and Biological Engineering and Computing 2011;49(6):671-685.

11. 胎腦磁振影像之型態變異分析  <回列表>

隨著優生保健觀念的深植人心，要如何針對胎兒發育異常做到及早發現、及早診斷，已是必要的趨勢。目前並沒有一套準確的標準來評判胎兒的發育是否合乎正常的標準，尤其胎兒大腦皮質發育在整個胎兒發育上占了非常重要的角色，胎兒在母體內發育遲緩、不正常發育都可能造成懷孕終止或是畸形兒的發生。然而準確的發育型態學判斷，除了照影技術的改進以外，更需要進一步的建立一套標準胎腦皮質統計資料庫，提供臨床更準確且量化的診斷胎腦發育狀況。

大腦磁振影像經由影像分割與立體重組後初步結果顯示胎兒的大腦皮質表面比較平滑且腦溝腦迴之間的深度變化不似成人那般明顯，同時，腦溝不像成人一樣有較大的曲率變化，所以腦迴間所形成的皺折和成人相比較少。如下圖所示，左圖為二十二周的胎腦(由axial view)，與最右圖成人的腦部比較可以發現體積明顯較小，且腦溝腦回較不明顯，但是已可見額葉、顳葉。中間的兩個影像圖形分別為二十八週與三十二周的胎腦(sagittal view)，其體積明顯較大且較完整，腦溝腦回也較明顯，和右圖的成人腦已很相近。由於重建出的胎腦影像和文獻上記載的真實胎腦相較之下，發現相似程度很高，因此藉由此方式所估算的體積和腦溝曲率(我們在圖上貼上平均曲度的數值，來表示在點附近的局部曲面形狀，藍色代表平均曲度為正值)我們可大膽假設結果的真實性與可信賴程度，用來建立資料庫的來源。(圖中胎腦磁振影像由台北榮總放射線部郭萬祐主任醫師提供，本研究為與郭醫師共同的研究成果)。

左圖顯示不同大腦區域其體積和皺摺度隨年齡變化之關係。本研究中將大腦分成四個區域，包括:前額葉區(Pref)、額葉區(F)、頂顳葉區(P&T)、枕葉區(O)。上圖:在額葉區以及頂顳葉區，大腦體積的成長速率較其它區域快(ANCOVA: F(3)=14.43, p<0.0001)。下圖:不同的大腦區域的皺摺量隨時間變化的速率是相同的(ANCOVA: F(3)=1.68, p=0.1726)。此圖中的曲率指標(curvature index)是用來量化大腦的皺褶程度;姙娠週數以GA表示。

發表文章：

1. Hui-Hsin Hu, Hui-Yun Chen, Chih-I Hung,Wan-Yuo Guo, Yu-Te Wu. Shape and curvedness analysis of brain morphology using human fetal magnetic resonance images in utero. Brain Structure & Function, In press.

2. Hui-Hsin Hu, Wan-Yuo Guo, Hui-Yun Chen,Po-Shan Wang, Chih-I Hung, Jen-Chuen Hsieh, Yu-Te Wu*. Morphological Regionalization using Fetal Magnetic Resonance (MR) Images of Normal Developing Brains. European Journal of Neuroscience 2009;29(8):1560-1567.

3. Hui-Hsin Hu, Chih-I Hung, Yu-Te Wu, Hui-Yun Chen, Jen-Chuen Hsieh, Wan-Yuo Guo. Regional quantification of developing human cortical shape with a three-dimensional surface-based magnetic resonance imaging analysis in utero. European Journal of Neuroscience 2011;34(8):1310-1319.

4. Yu-Te Wu, Kuo-Kai Shyu, Tzong-Rong Chen, Hui-Yun Chen, Hui-Hsin Hu, Wan-Yuo Guo. Using 3D FFT fractal dimension estimator to analysis the complexity of fetal cortical surface from MR images. Expert Systems with Applications 2010;37(8):6123-6127.

5. Kuo-Kai Shyu, Yu-Te Wu, Tzong-Rong Chen, Hui-Yun Chen, Hui-Hsin Hu, Wan-Yuo Guo. Analysis of fetal cortical complexity from MR images using 3D entropy based information fractal dimension. Nonlinear Dynamics 2010;61(3):363-372.

6. Yu-Te Wu, Kuo-Kai Shyu, Tzong-Rong Chen, Wan-Yuo Guo. Using Three-Dimensional Fractal Dimension to Analyze the Complexity of Fetal Cortical Surface from Magnetic Resonance Images. Nonlinear Dynamics 2009;58(4):745-752.

7. Kuo-Kai Shyu,Yu-Te Wu, Tzong-Rong Chen, Hui-Yun Chen, Hui-Hsin Hu, and Wan-Yuo Guo. Measuring Complexity of Fetal Cortical Surface From MR Images Using 3-D Modified Box-Counting Method. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2011;60(2):522-531.

12. 小腦白質退化對全腦網路架構的影響：以小腦型別多系統萎縮症為例  <回列表>

小腦在人類腦功能中扮演著重要的角色。除了傳統熟知的運動功能調節、平衡與學習複雜的連續動作。同時，小腦也牽涉在許多高階認知與情緒功能之中，像是語言能力、視覺空間處理、情緒調控等。因此，當小腦因疾病的發生而造成損害時，往往會導致步態、四肢或是眼球的運動失調與障礙，也更進一步的造成所謂的小腦認知與情緒症候群（cerebellar cognitive affective syndrome）。

小腦型別多系統萎縮症（Multiple system atrophy of the cerebellar type ，MSA-C）是一種神經退化性疾病，伴隨著明顯的橋腦與小腦白質萎縮。我們邀請了19位MSA-C病患與19位年齡與性別相仿的健康受測者，收集其磁振T1權重影像（T1-weighted images）與擴散張量影像（diffusion tensor images），來探討橋腦與小腦白質萎縮所導致的結構網路改變。結果呈現出，橋腦與小腦白質萎縮破壞了小腦與大腦間連結的迴路（cerebello-ponto-cerebral loops）。進而導致全腦網路中，各腦區間訊息傳遞與交換的效率下降。我們總結，從MSA-C所引發的橋腦與小腦白質萎縮，會導致局部表面構造與全腦結構網路效能瓦解。由此可知，橋腦與小腦白質的完整性，反映出完整的神經纖維網路，包含充足的神經纖維數量與其訊號傳導能力，藉以確保全腦結構網路的訊息傳遞效能。

(A)MSA-C病患有明顯神經連結數量與強度（strength）下降的腦區；(B) 有明顯連結節點（degree）下降的腦區；(C) 有明顯訊息傳遞效率（nodal efficiency）下降的腦區。圖中紅色標示為變異較大的腦區。

發表文章：

1. Chia-Feng Lu, Bing-Wen Soong, Hsiu-Mei Wu, Shin Teng, Po-Shan Wang, Yu-Te Wu*. Disrupted Cerebellar Connectivity Reduces Whole-Brain Network Efficiency in Multiple System Atrophy. Movement Disorders, In press.

13. 以三維多重網格法之可形變表面模型結合影像對位重建顱骨缺損  <回列表>

在臨床神經外科中，因手術需求，常常需要執行顱骨切開術於病人身上，而顱骨切開術所造成的顱骨缺陷則經由顱骨重建手術來修復，以回復病人原來的顱骨外觀。經由顱骨重建技術出來的顱骨缺損填補物應盡可能與手術切口密合，且該填補物的外型（弧度與大小）應與病人原頭形相符。本研究以術前診斷用的低解析度與術後高解析度的頭部電腦斷層影像，各自分離出顱骨的部分進行影像對位，經由對位完成後術前與術後的差值影像，萃取並重建出欲修補頭骨的三維模點資料，以供實際製造填補物使用。詳細處理流程包含以下幾個部分：（一）電腦斷層影像顱骨分離與影像二值化。（二）透過三維多重網格法之可形變表面模型將低解析度影像還原成高解析度影像。（三）完整顱骨影像與缺損顱骨的影像對位。（四）對位後的差值運算以萃取出欲修補的缺損頭骨部分。（五）針對修補物影像進行自動邊緣角度修飾，以節省手術中手動裁切的時間。（六）重建顱骨部分的三維模點座標輸出，並以RP輸出翻模製作人工顱骨。採用此法所得的顱骨填補物較能符合病人原先之頭骨形狀並且與手術切口較為密合，且能實現雙側或跨矢狀面顱骨缺損之重建。

a、 b圖為低解析度診斷影像重建之顱骨表面；d、e圖為經過內插所得之重建顱骨表面，可明顯看見由於低解析度影像還原所造成之漣漪假影；c、f圖為經由三維多重網格法之可形變表面模型去除假影所得之顱骨表面。

上排為術前完整影像與術後缺損顱骨影像對位前的重疊圖形；下排為影像對位後兩者的重疊圖形，可看出兩者經由對位能準確重疊，以利後續萃取出欲修補的缺損頭骨部分。

重建出之缺損部位的人工顱骨。上排為未經自動影像邊緣角度修飾的結果，邊緣較不易密合（黑色箭頭）；下排則為經自動影像邊緣角度修飾的結果，密合度較高，也能還原出顱骨表面的真實樣貌。

發表文章：

1. Yuan-Lin Liao, Chia-Feng Lu, Chieh-Tsai Wu, Jiann-Der Lee, Shih-Tseng Lee, Yung-Nien Sun and Yu-Te Wu*. Using Three-Dimensional Multigrid-Based Snake and Multiresolution Image Registration for Reconstruction of Cranial Defect. Medical & Biological Engineering & Computing 2013;51(1-2):89-101 (SCI).(Impact factor: 1.5;Rank: 47.06%). 第一或通訊作者

2. Yuan-Lin Liao, Chia-Feng Lu, Yung-Nien Sun, Chieh-Tsai Wu, Jiann-Der Lee, Shih-Tseng Lee, Yu-Te Wu*. Three-dimensional reconstruction of cranial defect using active contour model and image registration. Medical & Biological Engineering & Computing 2011;49(2):203-211.

14. 頭部電腦斷層血管成像術之三度空間立體呈現  <回列表>

電腦斷層血管成像術之主要用途之一是對急性血管阻塞性中風之顱內血管評估，雖然近年來由於多切面技術之發展改善了機器檢查速度，電腦斷層血管成像術有大幅度之突破，但在血管影像重組方面仍然顱內、顱底、顱外只能分開顯示，無法與標準血管攝影一樣的清楚。因此本研究目標是以Visual C++自行研發影像處理配合上Open GL的圖學程式庫，著重於電腦斷層血管成像術之原始資料重組方法，希望能快速方便的做重組，以期電腦斷層血管成像術將來能夠取代侵襲性比較大的標準血管攝影。

最左圖為將影像中的顱骨移除後將血管區分出來，以最大強度投影法投影在三個切面下的血管投影影像以及三維立體顯示，中間圖為任意旋轉角度的大強度投影法血管投影影像，右圖為將血管三角化後，經由marching cube演算法所得的血管表面三維立體影像呈現結果，其中可選擇可將顱骨同時呈現，更清楚顯示出血管在顱內的相對位置。(圖中電腦斷層血管成像術之原始資料由台北榮總放射線部鄧木火主任醫師提供，本研究為與鄧醫師共同的研究成果)。

15. 利用深度學習從指紋判斷性別、身高及指位之研究 <回列表> 

本研究著重於本土化的指紋影像之分析，利用各類機器學習算法，找出指紋影像特徵，訓練人工智慧解析指紋影像隱藏的生物資訊，並將其應用於實際工作上，藉由判斷指位來提升比對速度，抑或預測犯罪嫌疑人之性別、身高等生物特徵並結合其他偵查技巧來縮小嫌犯範圍，進而偵破刑案。

實驗流程為1.藉由指紋掃描器獲取指紋2.影像的裁切與前處理

上圖為預測男女生單指的confusion matrix，下圖為預測男女生五指的confusion matrix

腦機介面(Brain-Computer Interface, BCI)可以將腦波(Electroencephalography, EEG)轉換為電腦指令，從而為殘疾人士提供對外交流的管道。基於想像運動(Motor Imagery, MI)的腦機介面應用中，最具挑戰性的部分是有效的使用者培訓以及建構準確性令人滿意的分類器。分類器的性能高度取決於訓練數據的質量和一致性，但是，想像運動的腦波特徵通常在使用者之間存在，因此限制了從一組數據中訓練的分類器的可靠性和使用範圍。

在本研究中，我們設計了一個AI-Coach系統，訓練腦機介面使用者穩定其腦波特徵並執行左/右手的想像特徵任務，同時不斷更新深度學習分類器以提高腦機介面的性能。當AI-Coach指導用戶適應系統時，它還會實時調整分類器參數，從而使系統和使用者能夠相互配合並相互適應。在我們的研究結果中，經過AI-Coach引導的10位受試者，在腦機介面的使用表現皆得到了顯著改善。我們在這項研究中得出了兩個結論：(1)經過AI-Coach訓練，可以有效地分離左/右手想像運動在頻譜強度特徵空間的分佈。(2)我們確認了在腦機介面系統上對捲積神經網路(Convolutional Neural Network, CNN)參數進行實時微調的可行性，這可以為捲積神經網路的未來研究提供參考。

圖1、腦機介面示意圖

圖2、BCI AI-Coach概念。除了提升分類器效能外，同時訓練使用者的運動想像。

圖3、藉由分類器的實時調整，來實現使用者與BCI系統的相互協調，提升

定量磁振造影（quantitative MRI）能夠透過磁振鬆弛時間參數（T1、T2、T2* relaxation time等）的絕對定量，更為準確的探知人體組織的物理與病理特性，對於疾病的偵測及其病理過程與狀態等，能夠更敏感且有效的掌握。然而，定量磁振造影目前在臨床上的應用仍受限於其估算組織鬆弛時間所需之冗長造影過程，無法符合臨床排程效率。傳統定量造影需經由多次造影取得不同TR（repetition time）, TE（echo time）或flip angle的造影參數權重影像，用以進行估算且僅能獲取單一性質的定量影像。磁振指紋造影（magnetic resonance fingerprinting，MRF）是目前新穎的磁振造影快速定量波序，其優點在於透過短時間造影（約數分鐘）就能同時取得多物理參數的鬆弛時間定量影像。然而，由於MRF影像重建需要經過與龐大的電腦模擬資料庫（dictionary）比對，冗長的影像重組時間，成為目前MRF發展的主要瓶頸。據此，本整合型計畫目的在於借助MRF的優點取得腫瘤鬆弛時間多參數影像，利用近年來發展成熟且被廣泛應用與持續進步的深度學習（deep learning）方法，最佳化影像前處理改善MRF影像重組時間較長的缺點。最終，搭配影像組學（radiomics）驗證鬆弛時間多參數影像在神經膠質瘤等浸潤性腫瘤之臨床應用，例如腫瘤周邊浸潤範圍與復發之關聯性。

 加馬刀放射治療為聽神經瘤主要治療方式，台北榮總為國際知名的加馬刀治療中心 ，已累積500例以上聽神經瘤病例。聽神經瘤大多會於加馬刀手術後兩年內縮小，然而 52%患者在6-12個月會出現暫時性腫瘤體積增加隨後減少（假性進展）現象，且影響預後的預測因子所知仍有限。聽神經瘤異質性高，組織組成、成長速度、影像表現及對加馬刀手術反應的差異性大。如何找到有效影像指標，做為臨床醫師診療的依據，是本計畫主要目標。本兩年期整合型計畫含三個子計畫：子計畫一彙整臨床資料提供給子計畫二與三，並協助驗證子計畫二與三所建立之模型適切性；子計畫二架構病灶及週邊組織偵測模型提供給子計畫三；子計畫三計算與分析子計畫二提供的病灶區域，探討影像特徵之臨床意義

Lung cancer is the deadliest with the lowest 5-year survival rate among all malignancies in Taiwan. Early detection of lung cancer has been proven to benefits in survival in NLST and NELSON study. However, to identify a nodule in CXRs is a challenge for doctors, even for specialists. In this study, we want to build a computer aid diagnosis (CAD) system to detect and diagnose lung nodules in CXRs.

First, we detect possible nodules with Yolov3. Second, we classify nodules into 3 group: false positives, benign nodules and malignant nodules. The final figure is what our system show in hospital AI outpatient.

20. 其他  <回列表>

1. Yo-Tsen Liu, Yi-Chieh Chen, Shang-Yeong Kwan, Chien-Chen Chou, Hsiang-Yu Yu, Der-Jen Yen, Kwong-Kum Liao, Wei-Ta Chen, Yung-Yang Lin, Rou-Shayn Chen, Kang-Yang Jih, Shu-Fen Lu, Yu-Te Wu, Po-Shan Wang, and Fu-Jung Hsiao. Aberrant Sensory Gating of the Primary Somatosensory Cortex Contributes to the Motor Circuit Dysfunction in Paroxysmal Kinesigenic Dyskinesia. Frontiers in Neurology 2018 (SCI). (Impact factor: 3.508; Rank: 27.4%)第四或以後作者

2. Meng-Chun Kao, Yu-Te Wu, Mei-Yung Tsou, Wen-Chuan Kuo, and Chien-Kun Ting. Intelligent epidural needle placement using fiber-probe optical coherence tomography in a piglet model. Biomedical Optics Express 2018 (SCI). (Impact factor: 3.482; Rank: 32.9%)第二作者

3. Yung-Chieh Chen, Shih-Wei Chiang, Chia-Hsing Chi, Michelle Liou, Duen-Pang Kuo, Hung-Wen Kao, Hsiao-Wen Chung, Hsin I. Ma, Giia-Sheun Peng, Yu-Te Wu, and Cheng-Yu Chen. Early Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus Patients With Neuropsychological Impairment Are Associated With Increased Fractional Anisotropy in the Anterior Thalamic Nucleus. MEDICINE 2016;:PMID:27175677 (SCI).(Impact factor: 5.723; Rank: 9.74%)第四或以後作者

4. Hou YC, Yang SH, Wu YT, Lai CH. Alterations of neocortico-limbic association fibers and correlation with diet in prediabetes diagnosed by impaired fasting glucose. JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING 2016;:PMID:26756544 (SCI).(Impact factor: 3.21; Rank: 18.40%)第三作者

5. Lee TW, Northoff G and Yu-Te Wu. Resting network is composed of more than one neural pattern: an fMRI study. NEUROSCIENCE 2014;:PMID: 24881572 (SCI).(Impact factor: 3.327;Rank: 41.04%). 第三作者

6. Shin-Yi Chiou, Ray-Yau Wang, R. Edward Roberts Yu-Te Wu, Chia-Feng Lu, Kwong-Kum Liao,Yea- Ru Yang. Fractional Anisotropy in Corpus Callosum Is Associated with Facilitation of Motor Representation during Ipsilateral Hand Movements. PLoS One 2014;8(9):e104218 (SCI).(Impact factor: 3.534;Rank: 14.55%). 第四或以後作者

7.  Lin CS, Liu Y, Huang WY, Lu CF, Teng S, Ju TC, He Y, Yu-Te Wu, Jiang T, Hsieh JC. Sculpting the Intrinsic Modular Organization of Spontaneous Brain Activity by Art. PLoS One 2013;:PMID:23840527 (SCI).(Impact factor: 3.534;Rank: 14.55%). 第四或以後作者

8. Hui-Hsin Hu, Hui-Yun Chen, Chih-I Hung,Wan-Yuo Guo and Yu-Te Wu*. Shape and curvedness analysis of brain morphology using human fetal magnetic resonance images in utero. Brain Structure & Function 2013;218(6):1451-1462 (SCI).(Impact factor: 4.567;Rank: 10.00%). 第一或通訊作者

9. Chiou SY, Wang RY, Liao KK, Yu-Te Wu, Lu CF, Yang YR.. Co-activation of primary motor cortex ipsilateral to muscles contracting in a unilateral motor task. CLINICAL NEUROPHYSIOLOGY 2013;124(7):1353-1363 (SCI).(Impact factor: 2.979;Rank: 30.41%). 第四或以後作者

10. Chang HC, Lee PL, Lo MT, Yu-Te Wu, Wang KW, Lan GY. Inter-trial analysis of post-movement Beta activities in EEG signals using multivariate empirical mode decomposition. IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL SYSTEMS AND REHABILITATION ENGINEERING 2013;21(4):607-615 (SCI).(Impact factor: 2.821;Rank: 9.68%). 第四或以後作者

11. Yeh CL, Lee PL, Chen WM, Chang CY, Yu-Te Wu and Lan GY.. Improvement of classification accuracy in a phase-tagged steady-state visual evoked potential-based brain computer interface using multiclass support vector machine. Biomedical Engineering Online 2013;:PMID:23692974 (SCI).(Impact factor: 1.746;Rank: 46.75%). 第四或以後作者

12. Tien-Wen Lee, Yu-Te Wu, Younger W.-Y. Yu, Hung-Chi Wu and Tai-Jui Chen. A smarter brain is associated with stronger neural interaction in healthy young females: A resting EEG coherence study. INTELLIGENCE 2012;40(1):38–48 (SSCI).(Impact factor: 3.162;Rank: 13.39%). 第二作者

13. Chung-Hsien Huang, Chung-Hung Hsieh, Jiann-Der Lee, Wei-Chic Huang, Shin-Tseng Lee, Chieh-Tsai Wu, Yung-Nien Sun and Yu-Te Wu. A CT-ultrasound-coregistered augmented reality enhanced image-guided surgery system and its preliminary study on brain-shift estimation. Journal of Instrumentation 2012;7:P08016 (SCI).(Impact factor: 1.526;Rank: 36.84%). 第四或以後作者