[發(fā)明專利]校正呼吸信息影響靜息態(tài)功能磁共振腦成像的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010245656.1
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101966081A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 裴孟超;李建奇;王前鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 徐小蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬磁共振成像的技術(shù)領(lǐng)域，具體的是指一種用以獲取被試生理呼吸信息，并校正呼吸信息影響靜息態(tài)功能磁共振腦成像的方法。

背景技術(shù)

磁共振成像具有無損傷、軟組織對比度高、任意方向斷層等特點，目前已廣泛用于醫(yī)學臨床診斷，而功能磁共振成像(fMRI)是隨著磁共振快速成像技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的新技術(shù)。近年來，基于血氧水平依賴法(BOLD)的功能磁共振成像技術(shù)在進行腦功能研究方面得到了迅速的發(fā)展，其以空間和時間分辨率均較高的優(yōu)勢，逐漸成為對活體腦功能生理、病理活動研究的重要手段之一。

經(jīng)典的功能磁共振成像所研究的是任務相關(guān)的腦激活,?研究中所顯示的功能腦區(qū)就是由任務狀態(tài)與無任務的對照狀態(tài)相減后得出的。而近來的研究發(fā)現(xiàn),?即使在清醒閉眼的靜息狀態(tài)下,?人腦也存在著功能活動。靜息態(tài)功能磁共振成像信號存在低頻的自發(fā)性振蕩或波動,?在遠離的兩個腦區(qū)之間具有時間的同步性,?位于0.1Hz的頻率間隔。靜息狀態(tài)腦功能活動本身具有重要的生理意義,?它與人類的自我意識以及情景記憶等重要功能密切相關(guān)。進一步深入研究靜息態(tài)腦活動的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與功能特點,?它將會對人腦高級意識以及某些認知疾病的研究具有推動作用。靜息狀態(tài)腦活動研究是近幾年腦功能成像研究的熱點。

然而在功能磁共振成像中，呼吸運動會影響B(tài)OLD信號，生理呼吸一方面會改變血流中的CO2含量，影響血氧水平，導致BOLD信號變化；另一方面，隨著病人的呼吸運動，會連帶引起病人的胸腔和腹腔運動，從而產(chǎn)生主磁場的波動，最終導致成像時采集得到的信號強度和相位的變化。因此區(qū)分人腦自發(fā)功能活動和生理呼吸運動導致的信號非常重要。為了達到這個目標，必須在采集靜息態(tài)磁共振成像數(shù)據(jù)的同步采集生理呼吸運動信息，然后在圖像后處理中利用這些信息來消除呼吸運動對功能磁共振信號的影響。

常用的消除呼吸運動影響的方法是，通過呼吸監(jiān)控裝置同步記錄被試在掃描過程中的呼吸運動數(shù)據(jù)，然后在圖像后處理中，通過一些現(xiàn)有的圖像信號校正算法推算出成像過程中每幅圖像的生理呼吸相位信息，最后通過推算得到的相位對每幅圖像的灰度值進行校正。如AFNI腦功能處理軟件中的“RETROICOR”程序消除功能像中生理噪聲的方法是讀取記錄生理運動信息的文本文件，然后利用生理信息結(jié)合圖像信號計算傅里葉級數(shù)噪聲，最后再去除噪聲信號使圖像信號得到校正。

上述通過呼吸監(jiān)控裝置記錄病人呼吸量數(shù)據(jù)并結(jié)合圖像后處理的方法可以校正呼吸運動對fmri成像信號的影響。但是該方法的第一個缺點是需要在成像過程中給被試加呼吸監(jiān)控裝置，呼吸監(jiān)控裝置不僅要解決數(shù)據(jù)記錄的穩(wěn)定性和可靠性的問題，還需要克服與圖像采集保持同步的困難，并且監(jiān)控裝置得到的呼吸量數(shù)據(jù)并不能直接反映圖像的相位信息。該方法的第二個缺點是該方法只是對圖像灰度的時間序列信號進行了校正，而無法校正由于呼吸運動引起的主磁場波動所產(chǎn)生的圖像像素偏移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種校正呼吸信息影響靜息態(tài)功能磁共振腦成像的方法，在fmri成像過程中不需要通過加呼吸門控等任何第三方儀器設備，而是直接從MRI成像設備系統(tǒng)中獲取圖像原始數(shù)據(jù)，在原始數(shù)據(jù)中提取圖像原始信號的相位信息，通過該相位信息反映生理呼吸對圖像信號的影響，并且之后再通過圖像后處理方法對靜息態(tài)數(shù)據(jù)進行圖像像素偏移校正及去除生理呼吸噪聲。

本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種校正呼吸信息影響靜息態(tài)功能磁共振腦成像的方法，用以獲取被試生理呼吸信息，并利用其校正靜息態(tài)功能磁共振腦成像圖像，該方法首先從磁共振成像設備系統(tǒng)中直接獲取圖像原始數(shù)據(jù)并提取其相位波動信息，之后通過所述相位波動信息測算并獲得呼吸信息對圖像信號的像素偏移影響，最后在圖像后處理過程中對靜息態(tài)功能磁共振腦成像的圖像數(shù)據(jù)進行相應圖像像素偏移校正并去除生理呼吸噪聲。

上述方法的具體實施步驟是：

從磁共振成像設備系統(tǒng)中直接獲取圖像原始數(shù)據(jù)，并從中找到每幅圖像的零相位編碼數(shù)據(jù)線即K空間中心線，進行FFT變換，通過回波中心數(shù)據(jù)相位的變化提取出引起主磁場微小波動的呼吸信息；

根據(jù)所述原始數(shù)據(jù)的相位波動測算主磁場的變化，計算出每幅圖像像素的偏移量并通過對像素平移進行校正；

將步驟（1）中獲取到的每幅圖像的相位信息并結(jié)合圖像數(shù)據(jù)中的各像素灰度值，將生理噪聲建立為傅里葉級數(shù)模型，然后在圖像數(shù)據(jù)中將各幅圖像的灰度值減去傅里葉級數(shù)噪聲，去除呼吸噪聲對靜息態(tài)功能性連接圖的影響；

采用AFNI軟件，對靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)進行處理和相關(guān)性分析。