[發明專利]人腦中水分子彌散模型的建立方法

無效

• 申請號: 201110080640.4
• 申請日: 2011-03-30
• 公開（公告）號: CN102222156A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 張劍戈;張冰;郭萬華;李茗;張鑫;朱斌;徐運
• 申請（專利權）人: 南京大學醫學院附屬鼓樓醫院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;A61B5/055
• 代理公司: 南京中新達專利代理有限公司 32226
• 代理人: 孫鷗;朱杰

技術領域

本發明涉及一種模式的建立，特別涉及人腦中水分子彌散模型的建立方法。

背景技術

遺忘型輕度認知功能障礙(aMCI)是正常老化和阿爾茨海默病(AD)的過渡時期，每年約12～15％進展為阿爾茨海默病。使用磁共振成像可以為預測遺忘型輕度認知功能障礙是否會進展為阿爾茨海默病提供客觀證據。

功能磁共振擴散加權成像(DWI)及其表觀彌散系數(ADC值)可用于檢測活體細胞外水分子彌散運動，當細胞萎縮等各種原因導致細胞外間隙增大時，ADC值升高。阿爾茨海默病患者中，海馬、顳葉干、后扣帶回、枕葉、顳頂葉白質中ADC值較正常人有所升高，各個解剖腦功能區內ADC值即水分子彌散模式的改變有助于早期診斷及監測疾病進展。

在本發明之前，多數研究者采用人工勾畫感興趣區法(ROI)，確定腦區后再計算各個腦區的ADC值。人工勾畫ROI具有主觀性強、費時費力及可操作性較差的缺點，不能客觀、快速和準確地顯示細胞外水分子彌散運動模式。

在本發明之前，國際上有少數研究機構采用基于體素(VBM)的統計參數映射圖(SPM)來分析磁共振圖像，但該方法因基于單個體素進行分析，可能因偶然因素造成的單個體素變化，從而導致敏感性過高。而且其分析過程中研究者根據不同的“簇”閾值可以得到不同的研究結果，分析結果具有主觀性。

發明內容

本發明的目的就在于克服上述缺陷，設計、開發建立分析人腦中水分子彌散模式的方法。

本發明的技術方案是：

人腦中水分子彌散模型的建立方法，其主要技術步驟如下：

(1)采集認知障礙疾病的患者腦表觀彌散系數圖像；

(2)將從核磁共振設備上獲取的彌散系數圖像從DICOM格式轉換為ANALYZE?7.5格式；

(3)使用最大互信息方法和離散余弦變換的方法，將彌散系數圖像通過非線性配準，映射到腦圖像模板；

(4)在大腦解剖模板基礎上，將腦表觀彌散系數圖像分割為多個解剖腦區；

(5)計算構成各個解剖腦區的體素的灰階平均值和方差；

(6)使用方差分析和團體T檢驗方法分析患者和健康人的腦區差異；

(7)建立人腦水分子彌散模型。

本發明的優點和效果在于，建立了一個基于解剖腦區(AVOI)水平的，用來研究認知障礙疾病(aMCI和AD)中的細胞外水分子彌散模式的方法，并編制了圖像處理軟件(BS)來實現該方法。基于解剖腦區(AVOI)分析的優勢在于，將大腦半球自動分割為45個腦區，對每個腦區的灰度平均值都進行分析。不需要手工勾畫腦區，減少了主觀誤差，提高了效率，增加了結果的可重復性。以往由資深放射科醫生大致畫劃一個三維腦區需耗時近1小時，而采用本發明的方法，計算全部90個腦區不超過10分鐘。

BS軟件進行腦區分割之后進行統計和分析，直接確定異常的腦區，不必像基于體素分析法(VBM)的統計參數圖(SPM)，只是確定有異常的像素，還需再次參照Talairach圖譜查找腦區。使用本方法，可避免基于體素法分析時因偶然因素造成的單個體素變化，以及避免其分析過程中確定“簇”閾值的主觀性。另外，BS即可用于群體統計學研究又可進行個體數據分析。

本發明的其他優點和效果將在下面實施方式中繼續說明。

附圖說明

圖1——本發明中水分子彌散模型的建立時的技術方案流程圖。包括采集圖像、圖像質量控制、圖像預處理、水分子彌散系數圖標準化、提取腦區分析、分割腦區、提取各個腦區內灰階、生成excel報告及統計分析和異常腦區顯示等。

圖2——本發明中將水分子彌散模型的建立方法具體實施在輕度認知障礙疾病腦中的效果圖。在aMCI和NC組間，ADC值有統計學差異腦區位于邊緣系統(左側海馬、左側海馬旁回、右側島葉)、左側丘腦、右側角回和其他額葉腦回(兩側眶回)。

圖3——本發明中將水分子彌散模型的建立方法具體實施在輕度認知障礙疾病和阿爾茨海默病腦中的效果圖。在aMCI和AD組間，ADC值有統計學差異腦區位于邊緣系統(右側海馬、右側楔回、雙側顳上極、左側顳橫回)、左側枕葉梭狀回、雙側額下回島蓋部和其他額葉腦回。

圖4——本發明中將水分子彌散模型的建立方法具體實施在阿爾茨海默病腦中的效果圖。在AD和NC組間，ADC值有統計學差異腦區從雙側海馬回擴展到周圍邊緣系統和相關皮層(包括右側扣帶回、右側海馬旁回、右側島葉、左側顳上極、左側顳橫回、雙側額下回島蓋部、右側緣上回、左側角回)。