[發明專利]基于定量磁化率成像人腦灰質核團概率圖譜的構建方法

有效

• 申請號: 201710020265.1
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106897993B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 薄斌仕;李建奇;翟國強;張苗;李改英;趙羽;童睿;王乙
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/30
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種基于定量磁化率成像人腦灰質核團概率圖譜的構建方法，包括以下步驟：使用磁共振成像設備采集數據；將被試的定量磁化率圖像配準到標準空間即MNI空間中；在配準后的標準空間的磁化率圖上手工勾畫出大腦深層灰質核團區域，并按照不同重疊比例制作不同概率圖譜；在用于評價的磁化率圖像中，對不同概率圖譜的自動分割結果與手工勾畫的金標準進行相似度和覆蓋率值的測量，取相似度達到峰值時的重疊比例的圖譜構建最終的概率圖譜。本發明構建的概率圖譜對大腦深層灰質核團的自動分割可以避免手工勾畫引入的人為差異，核團分割結果準確性較高，優于現有的AAL和JH圖譜；而且比手工勾畫的方法節約時間，提高圖像分析工作的效率。

技術領域

本發明屬于磁共振成像技術領域，尤其是基于定量磁化率成像的人腦深層灰質核團概率性圖譜的構建方法。

背景技術

三維立體腦圖譜可為大腦成像數據分析提供有用的解剖參考，通過被試與腦模板之間的自動配準，腦圖譜可有效將被試大腦分割成相應的感興趣區。人腦的結構和功能復雜多樣，每部分都有其特異性。空間標準化能夠減小個體間大腦解剖結構的差異，因此它是人腦圖譜研究中一個重要的步驟。目前，磁共振研究廣泛采用的大腦圖譜源于T1加權圖像，如Talairach和Tournoux圖譜、基于Colin27模板的自動解剖標記(AAL)圖譜等。

隨著高場磁共振成像技術的發展，定量磁化率成像提供了一種新穎的對比機制，它利用一般磁共振成像技術舍棄的相位信息得到局部磁場變化特性，再通過復雜的場到源反演計算，可直接得到定量磁化率分布圖。大腦磁化率圖像的對比機制主要來源于含鐵的深部灰質核團和含髓磷脂的白質，對于深部核團來說其對比度非常好。最近來自JohnsHopkins大學的研究團隊制作了一個基于定量磁化率圖的大腦圖譜(JH圖譜)，但是其圖譜是基于單個被試的大腦，不能充分反映大量正常大腦的解剖結構的多樣性。

發明內容

本發明的目的是為了解決自動分割大腦深層灰質核團問題而提出的一種基于定量磁化率成像技術創建一種深層灰質核團自動分割測量圖譜的構建方法，該方法采用一組被試的高分辨率定量磁化率圖像創建一個新的概率性大腦深層灰質核團分割圖譜，該圖譜可以作為一個有用的模板自動進行大腦深層核團的識別以及進行大數據的組分析測量。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于定量磁化率成像人腦深層灰質核團概率性圖譜的構建方法，該方法包括以下具體步驟：

步驟1：招募一批健康被試，隨機選取其中一部分被試作為圖譜制作對象，其余被試作為后期檢驗圖譜評價的對象；

步驟2：使用磁共振成像設備采集數據及對數據進行重建得到定量磁化率圖像；

步驟3：將所有被試的定量磁化率圖像配準到標準空間即MNI空間中；

步驟4：在所有圖譜制作對象被試配準后的標準空間的磁化率圖上，手工勾畫出大腦深層灰質核團區域，并按照不同重疊比例制作不同概率圖譜；

步驟5：在用于圖譜評價對象被試配準后的標準空間的磁化率圖像中，由兩位研究者手工勾畫得到大腦深層灰質核團區域；

步驟6：采用步驟4得到的不同概率圖譜對用于圖譜評價對象被試的磁化率圖像進行自動分割，并將自動分割得到的核團與步驟5中兩位研究者手工勾畫得到的核團即金標準，進行相似度和覆蓋率值的測量，取相似度達到峰值時的重疊比例的圖譜構建最終的概率圖譜。

本發明的方法中，步驟3所述將被試的定量磁化率圖像配準到標準空間中，具體包括以下步驟：

步驟a1：將被試矢狀位高分辨T1結構像重建為橫斷位，并去除頭皮、頭蓋骨，提取腦組織部分；

步驟a2：對被試的模圖進行去除頭皮、頭蓋骨，提取腦組織部分；