[發明專利]基于連接強度分析的腦核團動態可變性測量方法

有效

• 申請號: 201811359992.1
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109330595B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 南姣芬;孟潁輝;朱顥東;宗楠楠;李紅嬋;陳啟強
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明提出了一種基于連接強度分析的腦核團動態可變性測量方法，包括：采集fMRI數據并進行預處理；借助滑動時間窗技術將fMRI數據劃分成T個時間段，并構建腦功能連接矩陣，計算每個腦核團兩兩時間段之間的連接向量相關的平均，得到相關分析法求得的腦核團的動態特性；對每個時間段下的腦功能連接矩陣進行列平均，得到腦核團的節點強度；針對每個腦核團節點強度隨時間變化的曲線進行逐點斜率平均，得節點強度斜率分析法求得的每個腦核團的動態特性；結合相關分析法和節點強度斜率分析法，測量腦核團動態可變性的高低。本發明克服了腦核團局部測量的缺點，并將度量分析深入到每個時間窗上，使腦核團動態可變性度量更精準。

技術領域

本發明屬于神經影像數據分析技術領域，尤其涉及一種基于連接強度分析的腦核團動態可變性測量方法。

背景技術

功能性磁共振成像是利用磁振造影來測量神經元活動所引發的血液動力的改變。功能磁共振成像技術(fMRI)是通過檢驗血流進入腦細胞的磁場變化而實現腦功能成像。功能磁共振具有無創傷、時間和空間分辨率高的特點，逐漸應用于神經科學的多個領域，闡明神經活動和皮層間的功能聯系，揭示神經功能異常的改變，為認知神經科學或腦信息學的實驗研究提供了有利條件，同時又在病理學研究方面具有重要的臨床意義，有較高的應用價值，已日益成為觀察大腦活動，進而揭示腦和思維關系的一種重要方法。

腦核團是指大腦的結構區域，每個腦核團具有特定的功能。fMRI能夠呈現出腦核團隨時間的功能活動變化規律。通過對靜息態下的腦核團分析，有可能揭示人類大腦神經機制的復雜機理。在過去，腦核團的研究主要是基于該核團或其附近區域內大腦活動值的改變，局限于局部變化的測量。事實上，人腦是個復雜的系統，大腦中各個區域之間是存在信息交互的，這種信息交互構成了個體本身的腦功能系統，并與個體的認知、情感、感知、疼痛、運動等各類行為表現和健康狀況有著緊密的聯系。因此，將腦核團的研究擴展到整個大腦系統，從給定核團與其他核團之間信息交互的角度進行腦核團的研究(即基于腦功能連接的研究)具有重要的意義。

之前的許多研究將fMRI數據看成是掃描期間內腦系統的狀況不發生改變，也就是說，此類研究是基于人腦功能活動靜態假設的。然而，大腦非常復雜，其功能活動無時無刻不在變化。這種大腦的動態變化特性已經被認為是與腦疾病相關的重要指標，可能作為臨床上診斷的輔助參數。當前，僅有的腦核團動態可變性研究要么局限于局部測量，要么存在特定狀況下會發生錯誤的缺點。因此，如何對腦核團進行更精準地測量成為目前人腦動態特性研究中亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在腦核團動態可變性分析不精確的問題，從而提出一種基于連接強度分析的腦核團動態可變性測量方法，使腦核團動態可變性的度量結果更加準確。

為了便于理解，對本發明中出現的部分名詞作以下解釋說明：

靜息態：指人類在清醒、不受任何刺激、不集中做任何事情的放松狀態。

fMRI：英文全稱為functional magnetic resonance imaging，功能磁共振成像，是一種新興的神經影像學技術，其原理是利用磁振造影來測量神經元活動所引發之血液動力的改變。

體素：大腦的每個腦區中含有多個體素，每個體素是指一小塊立方體區域，本發明中的每個體素的大小為3×3×3mm³。

AAL模板：英文全稱為Anatomical Automatic Labeling，該模板將人腦分為116個區域，但只有90個區域屬于大腦，剩余26個區域屬于小腦結構，在此發明中只用到90個大腦區域。

腦核團的動態可變性：為一個人90個大腦區域的動態可變性，一個腦核團對應一個腦區，即對應一個節點。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于連接強度分析的腦核團動態可變性測量方法，包括以下步驟：