一种实时磁共振成像数据采集分析方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种实时磁共振成像数据采集分析方法及系统。
【背景技术】
[0002]功能性磁共振成像(funct1nalMagnetic Resonance Imaging，简称fMRI)是一种新兴的神经影像学方式，其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。fMRI是目前研究大脑功能非常有效的一种方法，因为它可以在高空间分辨率下无创记录整个大脑神经活动的血氧依赖水平(Blood Oxygen Level Dependent，简称BOLD)的信号变化。然而，传统的功能磁共振成像研究使用离线处理采集的数据，数据只有在数据采集完成后使用统计参数图(Statistical Parametric Mapping，简称SPM)、功能性神经影像分析(Analysis of Funct1nal Neuroimages，简称AFNI)等软件对数据进行扫描处理、计算等，往往需要几天甚至几周的时间。在许多情况下，例如一个扫描操作员或研究员可能无法检测因技术故障或者被试者的依从性差以及不能及时反应等问题，这种间接访问数据的结果相比其他更互动的成像技术而言使得fMRI的使用和理解更复杂。
[0003]为了克服限制数据的实时获取，同时也为了能够对使用功能磁共振成像技术的实验产生的数据进行实时的处理，即实现实时功能磁共振成像。现有技术中提出了一种脑机接口(Brain Computer Interface，简称BCI)技术，这项技术在脑科学研究中有着非常大的用处，相比传统的基于功能磁共振成像技术的认知实验中，脑机接口技术可以实时看到扫描图像的采集过程，如果采集过程中有头动等问题，可以即刻发现并采取措施，而不是像过去一样要等到实验结束、数天后数据预处理完成才发现问题。在脑机接口(BCI)技术的研究上，实时功能磁共振可以为脑机接口技术研究提供一种无创的、高空间分辨率的信息读取技术。同时，实时功能磁共振成像技术在脑功能机制、大脑感知与认知能力的调节、与认知相关的疾病治疗等方面具有重要的社会价值。然而，基于脑机接口的实时功能磁共振成像在线处理的研究面临着很多的挑战，具体表现在以下几点:
[0004]1、无法实时获取磁共振数据。在传统的功能核磁共振成像实验中，使用在类似的环境下用以获取扫描主机上存储扫描图像的软件是非常多的，这些软件大都是以医学数字成像和通信(Digital Imaging and Communicat1ns in Medicine，简称DIC0M)为基础编写的影像归档和通信系统(Picture Archiving and Communicat1n Systems，简称PACS)通信软件。但是这些已有的软件都不具备实时功能磁共振成像所要求的在扫描过程中实时获取图像的功能，他们的功能都是传统的实验过程(扫描过程)完全结束后，再下载扫描主机上已经存在的扫描成像文件；
[0005]2、fMRI信号信噪比低。核磁共振扫描仪和生理运动产生的噪声干扰多属于高频噪声，而生理运动包括呼吸、心跳等，特别是这些与任务相关时，对BOLD信号的检出影响更大，同时，由于BOLD效应是血流调节，激活区域信号的改变速率有限，生理自发活动会引起热噪声和高时间频率的波动、扫描硬件的不稳可以产生低频漂移，从而容易导致fMRI信号信噪比比较低，且信号变化相对于真实的神经活动有一定的延迟，给信号处理带来一定的困难。而如何除去与BOLD信号相关的干扰信号，提高信噪比是面临的一大挑战；
[0006]3、数据处理效率低。核磁共振扫描仪产生的图像数据需要经过时间层校正、头动校正、配准、分割、标准化、平滑等预处理以及特征值提取、模式识别等步骤，传统用单台计算机进行数据处理的方式效率很难达到实时fMRI对数据处理效率的要求。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种实时磁共振成像数据采集分析方法及系统，用以解决现有技术中基于脑机接口的实时功能磁共振成像在线处理时fMRI信号信噪比低以及数据处理效率低的问题。
[0008]本发明的第一个方面是提供一种实时磁共振成像数据采集分析方法，包括:
[0009]对被试者进行扫描，并实时生成磁共振扫描图像序列；
[0010]对磁共振扫描图像序列进行实时处理，以获取实时处理后的扫描图像数据。
[0011]进一步的，还包括:将处理后的扫描图像数据展示给被试者。
[0012]进一步的，所述对磁共振扫描图像序列进行实时处理，以获取实时处理后的扫描图像数据包括:
[0013]对磁共振扫描图像序列进行预处理，以获取预处理后的磁共振扫描图像；
[0014]根据预设的算法在预处理后的磁共振扫描图像中提取相应的目标数据。
[0015]进一步的，对磁共振扫描图像序列进行预处理的操作包括:
[0016]对磁共振扫描图像序列进行格式转换；
[0017]对格式转换后的磁共振扫描图像序列进行校正、标准化以及去干扰处理。
[0018]本发明的另一个方面是提供一种实时磁共振成像数据采集分析系统，包括:
[0019]磁共振扫描模块，用于对被试者进行扫描，并实时生成磁共振扫描图像序列；
[0020]数据处理模块，用于对磁共振扫描图像序列进行实时处理，以获取实时处理后的扫描图像数据。
[0021]进一步的，还包括展示模块，用于将处理后的扫描图像数据展示给被试者。
[0022]进一步的，磁共振扫描模块包括磁共振扫描仪和磁共振扫描主机，其中，磁共振扫描仪用于对被试者进行扫描，并生成磁共振扫描图像序列;磁共振扫描主机用于实时获取磁共振扫描图像序列。
[0023]进一步的，数据处理模块包括预处理单元和匹配提取单元，其中，预处理单元用于对磁共振扫描图像序列进行预处理，以获取预处理后的磁共振扫描图像；匹配提取单元用于根据预设的算法在预处理后的磁共振扫描图像中提取相应的目标数据。
[0024]进一步的，预处理单元包括格式转换子单元、校正子单元、标准化子单元和去干扰子单元，其中，格式转换子单元用于对磁共振扫描图像序列进行格式转换;校正子单元用于对格式转换后的磁共振扫描图像序列进行特征校正;标准化子单元用于根据预设的标准模板对格式转换后的磁共振扫描图像序列进行标准化处理;去干扰子单元用于对格式转换后的磁共振扫描图像序列进行去干扰处理。
[0025]采用上述本发明技术方案的有益效果是:通过磁共振扫描模块实时生成磁共振扫描图像序列，并及时的将磁共振扫描图像序列传输到数据处理模块上，以供数据处理模块进行图像处理，从而实现实时的磁共振成像数据的采集与分析。本发明提供的实时磁共振成像数据采集分析系统架构性能稳定、安全可靠、可扩展性强。在脑科学研究中，实时功能磁共振成像与离线功能磁共振成像相比，其反馈调节方式更准确、实时性更好。在实验在线头动检测、脑机接口技术的研究、脑功能机制、大脑感知与认知能力的调节、与认知相关的疾病治疗等方面都具有很重要的价值。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实时磁共振成像数据采集分析方法的流程示意图；
[0027]图2为本发明实时磁共振成像数据采集分析系统的结构示意图；
[0028]图3为图2中磁共振扫描模块的结构示意图；
[0029]图4为图2中数据处理模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0031]本发明公开了一种实时磁共振成像数据采集分析方法，如图1所示，可以包括如下步骤:
[0032]步骤S101，对被试者进行扫描，并实时生成磁共振扫描图像序列；
[0033]步骤S102，对磁共振扫描图像序列进行实时处理，以获取实时处理后的扫描图像数据。
[0034]在本发明实施例中，对被试者进行扫描并实时生成磁共振扫描图像序列后，可以对该磁共振扫描图像序列进行预处理，具体的，包括对磁共振扫描图像序列进行格式转换以及对格式转换后的磁共振扫描图像序列进行校正、标准化以及去干扰处理，从而获取预处理后的磁共振扫描图像，然后再根据预设的算法在预处理后的磁共振扫描图像中提取相应的目标数据，从而获取实时处理后的扫描图像数据。在本实施例中，还可以将处理后的扫描图像数据实时地展示给被试者，从而让被试者也可以及时的了解相关的磁共振数据。
[0035]本发明还公开了一种实时磁共振成像数据采集分析系统，如图2所示，包括:磁共振扫描模块200和数据处理模块300，其中，磁共振扫描模块200，用于对被试者进行扫描，并实时生成磁共振扫描图像序列;数据处理模块300，用于对磁共振扫描图像序列进行实时处理，以获取实时处理后的扫描图像数据。本发明通过磁共振扫描