[發(fā)明專利]一種基于近紅外腦成像圖譜特征的兒童孤獨(dú)癥譜系障礙分析系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711330861.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107967942B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹東川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H50/20
• 分類號(hào): G16H50/20
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于近紅外腦成像圖譜特征的兒童孤獨(dú)癥譜系障礙分析系統(tǒng)，包括：第一步驟，通過(guò)一種環(huán)形近紅外腦成像采集方案，對(duì)大規(guī)模正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童分別采集其靜息態(tài)近紅外腦成像數(shù)據(jù)；第二步驟，計(jì)算任意兩通道血紅蛋白變化水平時(shí)間序列的相位同步系數(shù)，建立同步網(wǎng)絡(luò)；第三步驟，對(duì)正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童這兩類人群的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)，并進(jìn)而獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本集和測(cè)試樣本集；第四步驟，對(duì)正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童這兩類人群的訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本集和測(cè)試樣本集按照標(biāo)準(zhǔn)的前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)獲得模式分類器；第五步驟，利用第四步驟獲得的模式分類器最終實(shí)現(xiàn)對(duì)兒童患孤獨(dú)癥譜系障礙風(fēng)險(xiǎn)的診斷結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于近紅外腦成像圖譜特征的兒童孤獨(dú)癥譜系障礙分析系統(tǒng)，屬于醫(yī)學(xué)診斷的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

孤獨(dú)癥譜系障礙(Autism spectrum disorder，ASD)是一組以社交障礙、語(yǔ)言交流障礙、興趣或活動(dòng)范圍狹窄以及重復(fù)刻板行為為主要特征的神經(jīng)發(fā)育性障礙。ASD已成為世界公共衛(wèi)生和教育領(lǐng)域的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，嚴(yán)重危害兒童身心健康，如果不能獲得康復(fù)，可造成終生殘疾，影響患者終生的身心健康、社會(huì)交往、學(xué)習(xí)、生活、就業(yè)，給家庭和社會(huì)也造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。

揭示孤獨(dú)癥譜系障礙兒童的神經(jīng)發(fā)育特征對(duì)研究者而言是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)，這是因?yàn)椋旱谝唬@些患兒通常不愿意躺在幽閉的空間里接受腦影像掃描，因此會(huì)產(chǎn)生過(guò)度的頭動(dòng)從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的失敗；第二，這類患兒通常具有不同程度的語(yǔ)言、認(rèn)知和社會(huì)技能缺陷，以至他們無(wú)法有效地配合與完成實(shí)驗(yàn)者所設(shè)計(jì)的測(cè)試任務(wù)，進(jìn)而受到行為表現(xiàn)成績(jī)的影響而導(dǎo)致無(wú)法與正常對(duì)照組匹配。

近二十多年來(lái)，一種新的影像學(xué)技術(shù)——近紅外光譜成像技術(shù)——的出現(xiàn)為研究者探究臨床神經(jīng)發(fā)育機(jī)制的研究提供了新的契機(jī)。近紅外光譜成像技術(shù)是一種借助近紅外光檢測(cè)大腦皮層血紅蛋白濃度變化的非侵入性腦成像技術(shù)，它對(duì)實(shí)驗(yàn)參與者的頭動(dòng)不是非常敏感，可以在運(yùn)動(dòng)情況下和開(kāi)放空間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，另外，較之功能核磁共振(fMRI)，它具有較高的時(shí)間分辨率、成本較低、且使用起來(lái)安全便攜，較之腦電(EEG)，它又有較好的空間分辨率。因此，近紅外光譜成像技術(shù)被認(rèn)為是研究?jī)和团R床人群的一種行之有效的腦成像技術(shù)。所以，一些研究者近年來(lái)開(kāi)始探索利用近紅外光譜成像技術(shù)來(lái)分析孤獨(dú)癥患者大腦功能網(wǎng)絡(luò)的特征。但即便如此，對(duì)于兒童孤獨(dú)癥譜系障礙的鑒別目前仍只要處于理論分析階段，未得到臨床可以應(yīng)用的結(jié)論。

本發(fā)明建立在腦網(wǎng)絡(luò)分析和模式識(shí)別理論基礎(chǔ)之上，利用適合孤獨(dú)癥譜系障礙兒童的近紅外腦成像技術(shù)，通過(guò)一種覆蓋了兩側(cè)額葉、顳葉和枕葉這六個(gè)腦區(qū)共44個(gè)通道的環(huán)形近紅外腦成像采集方案，獲得大規(guī)模正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童分別采集其靜息態(tài)近紅外腦成像數(shù)據(jù)，建立了適合孤獨(dú)癥譜系障礙兒童識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)和模式分類器，輔助醫(yī)療工作者完成兒童孤獨(dú)癥譜系障礙的初步診斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于近紅外腦成像圖譜特征的兒童孤獨(dú)癥譜系障礙分析系統(tǒng)，輔助醫(yī)療工作者完成兒童孤獨(dú)癥譜系障礙的初步診斷。

具體地，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于近紅外腦成像圖譜特征的兒童孤獨(dú)癥譜系障礙分析系統(tǒng)，包括以下模塊：

數(shù)據(jù)采集模塊：具體如下，

第一步驟，通過(guò)一種環(huán)形近紅外腦成像采集方案，對(duì)大規(guī)模正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童分別采集其靜息態(tài)近紅外腦成像數(shù)據(jù)；

第二步驟，對(duì)正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童這兩類人群的靜息態(tài)影像數(shù)據(jù)，建立復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；

數(shù)據(jù)分析模塊：具體如下，第三步驟，對(duì)正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童這兩類人群的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，分別計(jì)算網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)，并進(jìn)而獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本集和測(cè)試樣本集；

第四步驟，對(duì)正常兒童和孤獨(dú)癥譜系障礙兒童這兩類人群的訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本集和測(cè)試樣本集按照標(biāo)準(zhǔn)的前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)獲得模式分類器；