[發(fā)明專利]面向孤獨癥兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911324592.1
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111084610A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 禹東川;賈會賓
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 李雪萍

1.一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述方法包括如下步驟：S1.電極帽的制作：在泳帽上設置腦信號采集環(huán)形電極帽，用以固定近紅外光的發(fā)射器和探測器；S2.fNIRS數(shù)據(jù)采集：通過近紅外腦成像儀采集被試在觀看動畫片時的含氧血紅蛋白、脫氧血紅蛋白和總血紅蛋白這三種信號；S3.數(shù)據(jù)預處理：對獲得的影像數(shù)據(jù)進行預處理，為后續(xù)特征提取和數(shù)據(jù)分析做準備；S4.信號時空特征分析：對于每個被試、每個通道、每種近紅外腦成像信號分別進行時空特征分析，獲得時空特征參數(shù)β；S5：統(tǒng)計分析：對孤獨癥譜系障礙兒童和正常兒童的時空特征參數(shù)β組間差異進行統(tǒng)計分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述S1中腦信號采集環(huán)形電極帽，其通道為一對距離為30mm的發(fā)射器和探測器空間位置的中點，且通道的位置符合10-20國際系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述步驟S1中選用16個近紅外光發(fā)射器和探測器，構(gòu)成了總共44個涵蓋雙側(cè)前額、雙側(cè)顳區(qū)和雙側(cè)枕區(qū)的通道，其中：最前方的兩個通道位于Fp1和Fp2的位置，最后方的兩個通道位于PO7和PO8的位置，最左側(cè)和最右側(cè)的通道分別位于T3和T4的位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述步驟S2中采用多通道近紅外腦成像系統(tǒng)LABNIRS。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述步驟S3數(shù)據(jù)預處理，具體包括如下步驟：大飄移時間段數(shù)據(jù)的去除，偽跡的去除與插補，0.1Hz低通濾波，消除濾波的邊緣效應并保證所有被試的信號長度無顯著差異。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述步驟S4時空信號分析具體步驟包括：(1)對于某個被試的某個通道的某種近紅外腦成像信號時間序列A(t)，通過如下式計算其“信號波形”：(2)在20至100秒?yún)^(qū)間內(nèi)定義了一系列對數(shù)變換后等距的窗口長度T，對于集合T中的每一個窗口長度τ，S(t)被劃分為一系列長度為τ且重疊50％的窗口。在每一個窗口通過最小二乘擬合消除其線性趨勢，并進而計算其標準差，對于每個窗口長度τ，計算所有窗口標準差的均值得到該窗口長度下的“波動函數(shù)”〈F(τ)〉；(3)所有窗口長度下的“波動函數(shù)”計算完成后，在對數(shù)軸上繪制所有窗口長度的“波動函數(shù)”，對數(shù)變換后“波動函數(shù)”和窗口長度的最小二乘直線的斜率被稱為時空特征參數(shù)β。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，所述步驟S5中，開展如下四種統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析：(1)對每種近紅外腦成像信號和每個通道的時空特征參數(shù)β，分別進行獨立樣本t檢驗來檢測組間效應；(2)針對每種近紅外腦成像信號，分別在每個通道使用廣義線性模型評估時空特征參數(shù)β與年齡和組別的關(guān)系、時空特征參數(shù)β與年齡和組別交互作用的關(guān)系；(3)為系統(tǒng)地評估時空特征參數(shù)β與孤獨癥譜系障礙兒童組被試孤獨癥癥狀嚴重程度的相關(guān)性，分別在每個通道計算了每種近紅外腦成像信號的時空特征參數(shù)β與其孤獨癥癥狀嚴重程度的皮爾遜積差相關(guān)系數(shù)；(4)分析時空特征參數(shù)β在隨著年齡的增長而疾病嚴重程度變化中的作用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種面向孤獨癥譜系障礙兒童近紅外腦成像信號的時空間特征分析方法，其特征是，分析時空特征參數(shù)β在隨著年齡的增長而疾病嚴重程度變化中的作用時，包括兩種類型的數(shù)據(jù)分析：(1)使用皮爾遜積差相關(guān)系數(shù)評估了孤獨癥譜系障礙兒童年齡與其疾病嚴重程度的關(guān)系；(2)對于每個通道和每種近紅外腦成像信號，分別構(gòu)建了調(diào)節(jié)效應模型；自變量為孤獨癥譜系障礙兒童的年齡，因變量為孤獨癥譜系障礙兒童的疾病嚴重程度，調(diào)節(jié)變量為時空特征參數(shù)β。