一种获取功能磁共振检测值的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9358744阅读:来源:国知局
该方法包括:
[0044] 步骤SlOl:基于一待测区域内各个体素在一预定时间点范围与一预定时间差范 围内的多个预定时间差确定的多个时间顺序所分别相应的各个BOLD时间序列与该待测区 域在预定时间点范围内的一平均BOLD时间序列确定各个体素的一选中时间差,并确定该 待测区域的一时间延迟图,时间延迟图包括各个体素的选中时间差。
[0045] 步骤S102 :基于时间延迟图确定功能磁共振检测值。
[0046] 采用平面回波序列对待测区域执行功能磁共振扫描,可以得到待测区域中各个体 素的图像数据,即为待测区域中各个体素的BOLD数据。通常按照预定时间顺序对待测区域 执行多次功能磁共振扫描。对于待测区域中的每一体素,基于时间顺序组合各次功能磁共 振扫描的体素BOLD数据,可以构成该体素的BOLD时间序列。待测区域中各个体素的BOLD 时间序列,可以构成待测区域的BOLD时间序列。
[0047] 具体而言,计算该待测区域的平均BOLD时间序列包括多种方式。比如,计算待测 区域内所有体素在预定时间点范围内的BOLD数据平均值或该平均值的加权值或该平均值 的校正值,作为该待测区域的平均BOLD时间序列;或者,计算待测区域内部分体素在预定 时间点范围内的BOLD数据的平均值或该平均值的加权值或该平均值的校正值,作为该待 测区域的平均BOLD时间序列;或者,计算一参考区域内全部或部分体素在预定时间点范围 内的BOLD数据的平均值或该平均值的加权值或该平均值的校正值,作为该待测区域的平 均BOLD时间序列;或者,以经验值作为该待测区域的平均BOLD时间序列。
[0048] 其中,在一个实施方式中,该方法进一步包括:基于各个体素的选中时间差所对应 的BOLD时间序列,以迭代方式更新各个体素的选中时间差。
[0049] 具体地,该迭代过程包括:
[0050] 基于时间延迟图,重新计算待测区域的平均BOLD时间序列,然后将重新计算的待 测区域的平均BOLD时间序列作为更新的平均BOLD时间序列。
[0051] 接着,基于待测区域内各个体素在预定时间差范围内的各个BOLD时间序列与该 更新的平均BOLD时间序列,再次计算各个体素的选中时间差,并根据再次计算出的各个体 素的选中时间差更新时间延迟图。
[0052] 依次重复计算,直到满足预先设定的迭代停止条件即停止迭代计算。
[0053] 本发明所采用的迭代算法能够修正不同体素之间的时间差,得到作为大脑代谢活 动标记的BOLD信号低频波动特征,而且该标记更加准确。
[0054] 在一个实施方式中,迭代停止条件具体可以包括:时间延迟图中选中时间差不同 的体素数目小于一预定值。
[0055] 比如,假定该预定值为100,当相邻两次迭代所得到的时间延迟图之间有时间差差 异的体素数目小于1〇〇时,即停止迭代计算。
[0056] 在一个实施方式中,迭代停止条件具体可以包括:时间延迟图中选中时间差不同 的体素数目不变化。
[0057] 如,假定在相邻两次迭代中,前次时间延迟图与后次时间延迟图中,选中时间差 不同的体素数目不变化,即停止迭代计算。
[0058] 在一个实施方式中,基于待测区域内各个体素在预定时间点范围与预定时间差范 围内的多个预定时间差确定的多个时间顺序所分别相应的各个BOLD时间序列与该待测区 域在所述预定时间点范围内的平均BOLD时间序列确定各个体素的选中时间差,具体可以 包括:
[0059] (1)、确定待测区域内各个体素在预定时间点范围与预定时间差范围内的多个预 定时间差确定的多个时间顺序所分别相应的各个BOLD时间序列与平均BOLD时间序列的各 个相关系数,其中相关系数是一种反映多个时间顺序所分别相应的各个BOLD时间序列与 平均BOLD时间序列之间的相关程度的统计指标。可以通过多种方式计算相关系数。比如, 可以按照积差方法计算相关系数。具体包括:分别计算该预定时间差范围内的BOLD时间序 列及平均BOLD时间序列与各自平均值的离差,然后将这两个离差相乘以反映这两个BOLD 时间序列之间的相关程度。
[0060] (2)、从各个计算出的相关系数中确定最大相关系数,并将该最大相关系数所对应 的时间差确定为该体素的选中时间差。
[0061] 在一个实施方式中,基于时间延迟图确定功能磁共振检测值包括:确定待测区域 内各个体素的血流灌注延迟时间。此时,具体可以包括:
[0062] 时间延迟图中各个体素的选中时间差与该时间延迟图中一预定体素的一选中时 间差进行比较,以获取待测区域内各个体素的血流灌注延迟时间。
[0063] 比如,假设时间延迟图中有三个体素,分别为体素A、体素B和体素C,而且体素A 的选中时间差为_3(秒);体素B的选中时间差为_1(秒);体素C的选中时间差为2(秒)。 假定体素A为基准体素,体素A的血流灌注延迟时间为0 (秒)。
[0064] 那么,体素B的血流灌注延迟时间为体素B与体素A的选中时间差之差,-1-(-3) =-1+3 = 2 (秒),即体素B的血流灌注延迟时间为2秒。
[0065] 类似地,体素C的血流灌注延迟时间为体素C与体素A的选中时间差之差,2- (-3) =2+3 = 5 (秒),即体素C的血流灌注延迟时间为5秒。
[0066] 当血液在血管内流动时,血液到达血管内不同位置的时间不同,但在血管各个位 置处的低频波动趋势是相同的。因此,本发明利用BOLD时间序列中的低频波动特征作为标 记特征来测量血流灌注情况。而且,本发明通过血流灌注延迟时间的先后,可以区分动脉和 静脉的功能和分布。
[0067] 在一个实施方式中,基于时间延迟图确定功能磁共振检测值包括:确定待测区域 内各个体素的血氧代谢程度。此时,具体包括:
[0068] 基于更新的平均BOLD时间序列以及时间延迟图中各个体素的选中时间差所对应 的BOLD时间序列,确定各个体素的血氧代谢程度。具体包括:基于时间延迟图中各个体素 的选中时间差所对应的BOLD时间序列更新平均BOLD时间序列;基于待测区域内各个体素 在预定时间点范围与预定时间差范围内的多个预定时间差确定的多个时间顺序所分别相 应的各个BOLD时间序列与该待测区域在预定时间点范围内的更新的平均BOLD时间序列更 新各个体素的选中时间差,并基于更新的选中时间差更新该待测区域的时间延迟图;基于 更新的平均BOLD时间序列以及更新的时间延迟图中各个体素的更新的选中时间差所对应 的BOLD时间序列,确定各个体素的血氧代谢程度。
[0069] 由此可见,本发明还可以利用低频波动特征的幅度,作为脑组织血氧代谢的强弱 特征。
[0070] 基于上述分析,下面描述本发明在静息态功能磁共振检测中的实施方式。
[0071] 静息态(resting-state)功能磁共振检测是目前研究人脑自发活动的最佳手段 之一。静息,是相对于任务而言,是指受试者安静地躺在扫描仪中,不给受试者任何特别的 任务,受试者也不用给出任何反应,此时受试者的大脑活动处于自发的状态。与任务功能磁 共振检测相比,静息态功能磁共振检测简单易操作,尤其适合于在临床研究中的应用和特 殊测试。障碍患者更容易配合,而且实验者、医生等也更容易操作。同时,还便于进行多中 心、大样本的研究。
[0072] 图2为根据本发明实施方式通过迭代方式获取静息态功能磁共振检测值的方法 流程图。
[0073] 如图2所示,该方法包括:
[0074] 步骤S201:执行静息态功能磁共振扫描,以获取静息态功能磁共振数据。
[0075] 比如,可以针对大脑等待测区域执行静息态功能磁共振扫描,获取全脑的静息态 功能磁共振数据。静息态功能磁共振数据包括全脑中每个体素在各个扫描时间点的BOLD 数据,即包括全脑中每个体素的BOLD时间序列。
[0076] 步骤S202:对静息态功能磁共振数据执行基于个体受试的数据预处理操作。
[0077] 在这里,具体包括:
[0078] 首先去除待测区域内预定数目时间点的BOLD数据(比如去除前4个时间点的数 据),然后对待测区域内所有时间点的BOLD数据进行运动校正,以得到头动曲线;再对待测 区域内所有时间点的BOLD数据执行空间平滑操作(比如,采用高斯核函数,半峰全宽6mm), 以去除基线漂移;再针对全脑空间中每个体素的BOLD时间序列,带通滤波到0. 1~0. 01赫 兹的频段。然后,以该头动曲线为回归因素,对每个体素的BOLD时间序列执行线性回归计 算,以去除头动对各个体素的BOLD时间序列带来的影响。
[0079] 步骤S203:在数据预处理完成之后,将每个体素的BOLD时间序列求和并平均,以 得到全脑平均BOLD时间序列。可以通过将一个标准空间的BOLD数据空间区域的模板,通 过配准的方式投影到个体脑空间来确定全脑BOLD数据的空间范围。
[0080] 步骤S204 :对于全脑空间中每个体素的BOLD时间序列,以开始采集时刻为0时 亥IJ,将该BOLD时间序列从预设时间点范围(比如-12秒到+12秒)进行时间平移(步长 为单个时间点全脑数据采集时间的整数倍)。每平移一个时间点,计算一次该体素平移后 的BOLD时间序列与步骤S203所得到全脑平均BOLD时间序列之间的相关系数(比如,计算 Pearson相关系数),然后再将相关系数最大的平移
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