一种抑郁风险三级预警方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物信息、疾病预警技术领域，特别涉及一种抑郁风险三级预警方法 及系统。
【背景技术】
[0002] 随着现代城市生活节奏不断地加快，人们压力越来越大，抑郁症的发病率也在逐 年递增。目前抑郁症已成为一种严重危害人类身心健康的精神类疾病。
[0003] 抑郁高危是介于正常的抑郁情绪与需要治疗的抑郁症之间的状态，这种身体和心 理上的不适应对相应群体的生活同样造成影响，更重要的是，抑郁高危的轻、中、重是一个 恶性变化的过程。抑郁症高危者处于较恶劣的心理环境中，这种状态会使人更容易进入更 为抑郁的心理环境中，所以抑郁高危者极为容易进一步发展为抑郁症。因此，对抑郁高危人 群进行风险预警刻不容缓。
[0004] 近年来，功能影像学技术迅速发展，为精神疾病的研宄提供了新思路。与其它 功能影像学技术相比，功能性磁共振成像技术（fMRI，functionalmagneticresonance imaging)能直接显示激活脑区的部位及激活程度，实现了功能与结构的充分融合，图像的 空间、时间分辨率高、重复性好，对人体无离子辐射创伤性。fMRl技术是以脱氧血红蛋白的 顺磁性敏感效应为基础的成像技术。人体血液中的血红蛋白是抗磁性物质，脱氧血红蛋白 是顺磁性物质。人脑在接受各种感觉刺激、执行运动、进行思维、记忆及情绪体验等精神活 动时，脑部特定区域会出现血流动力学变化，如在接受视觉、听觉或触觉等外界特定刺激后 其相应的皮质功能区被激活，出现局部脑血流量（regioncerebralbloodflood，rCBF) 增加。这种rCBF增加造成局部氧合血红蛋白增加，但局部氧耗量增加不明显，即脱氧血红 蛋白相对减少，使局部磁化率发生改变，在MRI的T2加权出现局部信号增加，能够很好的反 应脑区激活部位和激活程度。
[0005] 利用fMRI技术能够获得抑郁高危预警时所需的客观生理指标，为生理指标的定 量分析提供了可能，从而为抑郁高危人群的预警提供了新的方式，可进一步实现对抑郁症 的有效防范。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种抑郁风险三级预警方法及系统，通过对脑区生理指标进 行定量的分析，实现对不同程度抑郁高危人群的预警。
[0007] 为解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种抑郁风险三级预警方法，包括：步 骤Sl，采集静息态和任务态的BOLD信号及其对应的时间序列；步骤S2,从BOLD信号中提取 静息态BOLD值和任务态BOLD值；步骤S3,根据静息态BOLD值和任务态BOLD值生成静息 态BOLD变化率曲线和任务态BOLD变化率曲线；步骤S4,对静息态BOLD变化率曲线和任务 态BOLD变化率曲线进行向量分析以得到变化强度值IIAG|I和变化矢量角0 ;步骤S5,根 据变化强度值IIAGlI和变化矢量角0与预设的变化强度阈值IIAG|Iwtt和变化矢量角 阈值0??进行预警级别判定。
[0008] 本发明的又一个方面提供了一种抑郁风险三级预警系统，包括BOLD信号采集装 置、BOLD值提取装置、BOLD变化率曲线生成装置、变化强度值和变化矢量角生成装置和预 警级别判断装置；所述BOLD信号采集装置，用于采集静息态和任务态的BOLD信号及其对 应的时间序列；所述BOLD值提取装置，用于从所述BOLD信号中提取静息态BOLD值和任务 态BOLD值；BOLD变化率曲线生成装置，用于根据静息态BOLD值和任务态BOLD值生成静息 态BOLD变化率曲线和任务态BOLD变化率曲线；所述变化强度值和变化矢量角生成装置， 用于对静息态BOLD变化率曲线和任务态BOLD变化率曲线进行向量分析以得到变化强度值 IAGlI和变化矢量角0 ;和所述预警级别判断装置，用于根据变化强度值IIAG|I和变化 矢量角0与预设的变化强度阈值IIAGlIwtt和变化矢量角阈值0Wtt进行预警级别判定。
[0009] 有益效果：本发明通过fMRI技术，能够获得人体与抑郁症有关的生理指标，这为 生理指标的定量分析提供了可能，从而为抑郁高危人群的预警提供了新的方式，可进一步 实现对抑郁症的有效防范，并且预警稳定性好、正确率高。
【附图说明】
[0010] 图1是根据本发明第一实施方式的流程图；
[0011] 图2是根据本发明第一实施方式中步骤S3的流程图；
[0012] 图3是根据本发明第一实施方式中步骤S4的流程图；
[0013] 图4是根据本发明第二实施方式的系统结构图；
[0014] 图5是根据本发明第二实施方式的BOLD变化率曲线生成装置的结构图；
[0015] 图6是根据本发明第二实施方式的变化强度值和变化矢量角生成装置的结构图；
[0016] 图7是本发明一具体示例的抑郁高危蓝色预警阈值确定曲线图；
[0017] 图8是本发明一具体示例的抑郁高危橙色预警阈值确定曲线图；
[0018] 图9是本发明一具体示例的抑郁高危红色预警阈值确定曲线图；
[0019] 图10是本发明一具体示例的抑郁高危极限预警阈值确定曲线图；
[0020] 图11是本发明抑郁高危风险三级预警模型图。
【具体实施方式】
[0021] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0022] 如前所示，脱氧血红蛋白（Deoxyhemoglobin)比氧合血红蛋白（Oxyhemoglobin) 更具有顺磁性，其本身就有和组织一样的磁敏感性。因此可以采用脱氧血红蛋白作为对比 剂。如果影响大脑的状态使氧摄取和血流之间产生不平衡，并采用对磁场不均匀性敏感的 MRI成像序列，就可在脑皮层血管周围得到MRI信号的变化。此技术称作血氧合度依赖值 (BloodOxygenationLevelDependent，BOLD)的对比。
[0023] 本发明中的BOLD值表示血氧水平依赖信号值，其是通过对四个脑区的脑核磁共 振进行扫描，获取脑核磁共振图像数据（即BOLD信号），从而得到BOLD值原始数据。
[0024] 图1是根据本发明第一实施方式的流程图。
[0025] 步骤Sl，采集静息态和任务态的BOLD信号及其对应的时间序列。
[0026] 首先设计刺激任务，因抑郁高危者存在快感缺失症状，在奖励期待任务中，其对快 乐的体验和期待能力下降，奖励期待任务的变化会引起相关脑区BOLD值的变化，并且不同 抑郁高危程度的BOLD值变化存在差异。
[0027] 基于上述理论，本步骤首先设计引起相关脑区BOLD值变化的刺激任务，其共分为 3类任务：奖赏任务、惩罚任务和非奖罚任务，其中奖赏任务共有3个水平（例如"赢得1 元"、"赢得3元"和"赢得5元"），惩罚任务共有3个水平（例如"损失1元"、"损失3元"和 "损失5元"），非奖罚任务有1个水平，其中每个水平任务由20个子任务构成，任务在fMRI 扫描过程中进行。
[0028] 其次，屏幕中央会出现刺激任务提示线索，持续时间为250ms，然后出现" + "号，持 续时间2000-2500ms，接着呈现目标按键，按键后会经过1250-1850ms的心理期待，最后屏 幕出现1650ms的反馈，根据不同的任务，会显示"您赢得了 *元！共*元"或"您输了 *元！ 共*元"或"0,共*元"。当前子任务完成后进入下一子任务。
[0029] 首先，采集静息态下的四个脑区的BOLD信号），其中，静息态扫描时长为 720000ms，体素大小为3. 75*3. 75*4.Omm3 (即体积大小）。四个脑区包括纹状体、岛叶、伏隔 核和杏仁体。
[0030] 其次，采集任务态下的四个脑区的BOLD信号，其中任务态扫描时长t为720000ms， 体素大小为3. 75*3. 75*4. 0mm3,四个脑区包括纹状体、岛叶、伏隔核和杏仁体。
[0031] 在该实施方式中，可以采用fMRI扫描设备，记录静息态和任务态时四个脑区BOLD 值原始数据。例如，采用西门子3. 0(3.OTSiemensAllegrasystem)。
[0032] 步骤S2,从BOLD信号中提取静息态BOLD值和任务态BOLD值。
[0033] 对采集到的BOLD信号进行预处理包括下述步骤，首先进行数据转换，将原始 Dicom图像转换为NIfTI图像，其中NIfTI是一种典型的数据分析格式；其次，经过时间校 正和头动校正，校正后的图像配准到SPM软件中的标准蒙特利尔（MontrealNeurological Institute，MNI)空间（体素大小为3*3*3mm3)进行重新采样，进行信号的去除线性漂移和 滤波，回归掉白质信号、脑脊液信号以及头动对真实生理信号的影响。
[0034] 最后，从抑郁高危激活脑区，按照时间序列从BOLD信号中分别提取k个体素的静 息态BOLD值和任务态BOLD值。
[0035] 其中，静息态扫描时长t为720000ms，体素大小3. 75*3. 75*4. 0mm3,任务态扫描时 长t为720000ms，体素大小3. 75*3. 75*4. 0mm3;i代表脑区，1为纹状体，2为岛叶，3为伏隔 核，4为杏仁体。
[0036] 步骤S3,根据静息态BOLD值和任务态BOLD值生成静息态BOLD变化率曲线和任务 态BOLD变化率曲线。
[0037] 本步骤中，根据静息态BOLD值和任务态BOLD值，基于时间序列计算四个脑区的 BOLD值变化率，根据计算结果生成静息态BOLD变化率曲线和任务态BOLD变化率曲线。
[0038] 步骤S4,对静息态BOLD变化率曲线和任务态BOLD变化率曲线进行向量分析以得 到变化强度值IIAGlI和变化矢量角0。
[0039] 其中，所述抑郁高危风险预警阈值包括变化强度阈值IIAG| 和变化矢量角阈 值0wtt，阈值的确定是将曲线间差异量化得到的，其计算步骤如下：
[0040] 预先采集n名轻度抑郁高危、n名中度抑郁高危、n名重度抑郁高危和n名轻度抑 郁症患者的抑郁高危激活脑区任务态和静息态BOLD信号，按照时间序列和脑区顺序分别 提取k个体素的BOLD值，静息态时长t为720000ms，体素大小3. 75*3. 75*4. 0mm3,任务态 时长t为720000ms，体素大小为3. 75*3. 75*4. 0mm3,所述激活脑区包括纹状体（脑区1)、岛 叶（脑区2)、伏隔核（脑区3)和杏仁体（脑区4)。将其同一抑郁高危程度相关脑区静息 态时同一时间序列t时的n个BOLD值的均值作为相应静息态时间序列t时的BOLD值，计 算公式为：
【主权项】
1. 一种抑郁风险三级预警方法，其特征在于，包括： 步骤S1，采集静息态和任务态的BOLD信号及其对应的时间序列； 步骤S2,从BOLD信号中提取静息态BOLD值和任务态BOLD值； 步骤S3,根据静息态BOLD值和任务态BOLD值生成静息态BOLD变化率曲线和任务态 BOLD变化率曲线； 步骤S4,对静息态BOLD变化率曲线和任务态BOLD变化率曲线进行向量分析以得到变 化强度值I I ag| I和变化矢量角Θ ; 步骤S5,根据变化强度值I I AG| I和变化矢量角Θ与预设的变化强度阈值I I AG| |? Λ和变化矢量角阈值θ?β进行预警级别判定。
2. 根据权利要求1所述的抑郁风险三级预警