静息态功能磁共振图像处理分析方法及装置与流程

本发明涉及医学图像处理的，尤其涉及一种静息态功能磁共振图像处理分析方法，以及静息态功能磁共振图像处理分析装置。

背景技术：

1、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fmri)包括任务态功能磁共振成像和静息态功能磁共振成像，前者是受试者执行特定任务的状态下进行，后者是受试者处于清醒、安静、无思考活动且无运动的状态下进行，利用脑组织血氧水平变化产生的磁共振信号改变来揭示脑组织功能活动状况的成像方法，能够无创、全面深入地研究大脑运行机制。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种静息态功能磁共振图像处理分析方法，其能够去除不稳定因素，增强图像效果，非常适合于研究发病机制不清楚的疾病，探索meige综合征患者的脑功能活动和脑血流灌注的改变，寻找meige综合征的潜在神经影像标志物。

2、本发明的技术方案是：这种静息态功能磁共振图像处理分析方法，其包括以下步骤：

3、(1)所有研究对象均进行常规颅脑磁共振序列、3dt1加权成像序列、rs-fmri序列和asl序列扫描，常规颅脑磁共振序列包括：t1加权成像序列、t2加权成像序列、弥散加权成像序列；

4、(2)将所有研究对象的原始dicom图像转换为nifti格式图像；

5、(3)在matlab2013b数据分析平台进行静息态功能磁共振成像处理，通过快速傅里叶变换将滤波后的每个体素的时间序列变换到频域，得到其功率谱，通过获得每个体素在0.01-0.08hz范围内信号的平方根来计算alff；

6、(4)在matlab2013b数据分析平台进行静息态功能磁共振成像处理，计算出每个体素与其邻近的26个体素在时间序列上的一致性，得到该体素的肯德尔和谐相关系数kcc；

7、(5)在matlab2013b数据分析平台使用统计参数映射对原始cbf进行图像处理和基于体素的分析，健康对照组的cbf图像被非线性归一化到蒙特利尔神经学研究所标准空间，然后均值化生成一个用于本研究的标准cbf模板，然后将所有研究对象的cbf图归一化到蒙特利尔神经学研究所标准空间的标准cbf模板上，并重新采样到2×2×2mm3的体素大小，从标准化后cbf图中去除非脑组织，并使用半高全宽为8mm的高斯核进行空间进行平滑，通过计算每个体素的cbf值除以全脑的平均cbf值得到每个体素的标准化cbf值。

8、本发明所有研究对象均进行常规颅脑磁共振序列、3dt1加权成像序列、rs-fmri序列和asl序列扫描，常规颅脑磁共振序列包括：t1加权成像序列、t2加权成像序列、弥散加权成像序列，将所有研究对象的原始dicom图像转换为nifti格式图像，然后进行alff分析、reho分析、cbf分析，因此能够去除不稳定因素，增强图像效果，非常适合于研究发病机制不清楚的疾病，探索meige综合征患者的脑功能活动和脑血流灌注的改变，寻找meige综合征的潜在神经影像标志物。

9、还提供了一种静息态功能磁共振图像处理分析装置，其包括：

10、图像获取模块，其配置来对所有研究对象均进行常规颅脑磁共振序列、3dt1加权成像序列、rs-fmri序列和asl序列扫描，常规颅脑磁共振序列包括：t1加权成像序列、t2加权成像序列、弥散加权成像序列；

11、图像转换模块，其配置来将所有研究对象的原始dicom图像转换为nifti格式图像；

12、alff分析模块，其配置来在matlab2013b数据分析平台进行静息态功能磁共振成像处理，通过快速傅里叶变换将滤波后的每个体素的时间序列变换到频域，得到其功率谱，通过获得每个体素在0.01-0.08hz范围内信号的平方根来计算alff；

13、reho分析模块，其配置来在matlab2013b数据分析平台进行静息态功能磁共振成像处理，计算出每个体素与其邻近的26个体素在时间序列上的一致性，得到该体素的肯德尔和谐相关系数kcc；

14、cbf分析模块，其配置来在matlab2013b数据分析平台使用统计参数映射对原始cbf进行图像处理和基于体素的分析，健康对照组的cbf图像被非线性归一化到蒙特利尔神经学研究所标准空间，然后均值化生成一个用于本研究的标准cbf模板，然后将所有研究对象的cbf图归一化到蒙特利尔神经学研究所标准空间的标准cbf模板上，并重新采样到2×2×2mm3的体素大小，从标准化后cbf图中去除非脑组织，并使用半高全宽为8mm的高斯核进行空间进行平滑，通过计算每个体素的cbf值除以全脑的平均cbf值得到每个体素的标准化cbf值。

技术特征：

1.静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：该方法还包括步骤(6)，采用spss 26.0进行统计学分析，采用夏皮洛-威尔克检验进行正态性检验，符合正态分布的数据用均数±标准差表示，不符合正态分布的数据用中位数(第一四分位数-第三四分位数)表示；性别组间比较采用卡方检验，正态分布数据组间比较采用独立样本t检验，非正态分布数据组间比较采用两独立样本的非参数检验；相关性分析采用pearson相关分析或spearman相关分析；研究对象工作特征曲线roc分析有统计学意义的参数值对meige综合征的识别诊断能力，得出敏感度、特异性和曲线下面积，p<0.05被认为有统计学意义。

3.根据权利要求2所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在3.0t磁共振扫描仪上，使用8通道头线圈，对所有研究对象使用海绵垫、耳塞以减少头部运动和机器噪声，要求研究对象在磁共振扫描过程中保持平卧不动、闭眼、清醒、平静、无任何思维活动的状态。

4.根据权利要求3所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(1)中，扫描参数为：

5.根据权利要求4所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中，静息态功能磁共振成像处理步骤如下：①去除前10个时间点：排除机器信号不稳定和受试者适应过程对结果的影响；②时间层校正：校正每个切片采集图像的时间差；③头动校正：排除头部运动>2mm和旋转>2°的受试者，减少头部运动噪声对信号的影响；④空间标准化：将功能图像与解剖图像进行归一化，并将每个体素重采样至3×3×3mm3，将图像配准到蒙特利尔神经学研究所标准空间；⑤平滑：使用半高全宽为4mm的高斯核进行平滑以提高信噪比；⑥去除线性趋势：减少高频生理噪声的影响。

6.根据权利要求5所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将每个体素的alff除以默认脑掩膜中每个受试者alff值的整体平均值，以去除背景信号和非脑组织信号的影响，从而创造了一个标准化的全脑alff图。

7.根据权利要求5所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中，在matlab2013b数据分析平台进行静息态功能磁共振成像处理步骤如下：①去除前10个时间点：排除机器信号不稳定和受试者适应过程对结果的影响；②时间层校正：校正每个切片采集图像的时间差；③头动校正：排除头部运动>2mm和旋转>2°的受试者，减少头部运动噪声对信号的影响；④空间标准化：将功能图像与解剖图像进行归一化，并将每个体素重采样至3×3×3mm3，将图像配准到蒙特利尔神经学研究所标准空间；⑤去除线性趋势和滤波：减少高频生理噪声和降低低频线性漂移的影响。

8.根据权利要求7所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中，采用半高全宽为4mm的高斯核进行平滑处理，提高信噪比和统计效率，增强图像效果。

9.根据权利要求8所述的静息态功能磁共振图像处理分析方法，其特征在于：所述步骤(5)中，基于中央前回亚分区的感兴趣区的cbf分析，步骤如下：①使用简化单室模型，把ge磁共振扫描仪生成的3d asl灌注加权图和质子密度图转换为每个受试者的cbf图；②采用基于灰度的图像配准方法将cbf图归一化到蒙特利尔神经学研究所标准空间；③覆盖brainnetome脑图谱；④最终获得全脑的平均cbf值和中央前回亚分区的平均cbf值。

10.静息态功能磁共振图像处理分析装置，其特征在于：其包括：

技术总结
本发明所有研究对象均进行常规颅脑磁共振序列、3DT1加权成像序列、rs‑fMRI序列和ASL序列扫描，常规颅脑磁共振序列包括：T1加权成像序列、T2加权成像序列、弥散加权成像序列，将所有研究对象的原始DICOM图像转换为NIFTI格式图像，然后进行ALFF分析、ReHo分析、CBF分析，因此能够去除不稳定因素，增强图像效果，非常适合于研究发病机制不清楚的疾病，探索Meige综合征患者的脑功能活动和脑血流灌注的改变，寻找Meige综合征的潜在神经影像标志物。

技术研发人员：马国林,杨奡偲,刘冰,田宏,李海梅,陈峰,李俊峰,吕宽
受保护的技术使用者：中日友好医院（中日友好临床医学研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11