[發明專利]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

在審

• 申請號: 201911324592.1
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111084610A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 禹東川;賈會賓
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 李雪萍

本發明提供了一種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，包括如下步驟：第一步驟，在泳帽的基礎上自制腦信號采集環形電極帽，第二步驟，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三種信號；第三步驟，使用程序對獲得的影像數據進行預處理；第四步驟，進行時空特征分析，獲得時空特征參數β；第五步驟，對孤獨癥譜系障礙兒童和正常兒童的時空特征參數β組間差異進行統計分析本發明提供了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，能夠獲取易于孤獨癥譜系障礙兒童診斷的近紅外腦成像圖像的時空特征參數，輔助醫療工作者完孤獨癥譜系障礙兒童的初步診斷。

技術領域

本發明是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，屬于腦影像數據分析的技術領域。

背景技術

孤獨癥譜系障礙(Autism Spectrum Disorder，ASD)或稱“自閉癥譜系障礙”、“孤獨癥”、“自閉癥”是一系列神經發育障礙的統稱。孤獨癥最早是1946年由美國醫生Kanner發現并命名的。依據美國精神病學會(American Psychiatric Association，APA)2013年出版的《精神疾病診斷與統計手冊(第五版)》(Diagnostic and Statistical Manual ofMental Disorders，Fifth Edition，簡稱DSM-5)的界定，罹患這種疾病的患者通常具有如下特征：社會交往與溝通障礙、狹隘的興趣和刻板行為，其中社會交往障礙為其核心特征。

功能性磁共振成像(fMRI)被廣泛用于ASD的神經機制研究，但是fMRI技術也具有一定的局限性。例如，fMRI信號采集的環境相對封閉，因此可能引起ASD兒童對幽閉環境的恐懼和焦慮。fMRI信號采集時要求受試者保持頭部不動，而這對于ASD兒童來說很難實現。這些因素都會導致fMRI信號采集的失敗。fMRI技術的另外一個缺點是其時間分辨率相對較差(秒級)。

發明內容

本發明的目的是提供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。為解決上述fMRI的問題，本發明采用功能性近紅外光譜成像(fNIRS)技術。fNIRS技術用于ASD研究的優點在于：(1)允許受試者在信號采集的過程中有一定程度的頭動，因而更適合兒童等特殊群體；(2)與fMRI技術一樣反映了血液動力學信息，但是時間分辨率要高出很多。

本發明提供了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，能夠獲取易于孤獨癥譜系障礙兒童診斷的紅外腦成像圖像的時空特征參數，輔助醫療工作者完成孤獨癥譜系障礙兒童的初步診斷。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案如下：

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，包括以下步驟：

S1.電極帽的制作：

在泳帽的基礎上自制腦信號采集環形電極帽，用以固定近紅外光的發射器(emitter probe)和探測器(detector probe)，每個通道的空間位置被定義為一對距離為30mm的發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。優選地，本發明包括16個近紅外光發射器和探測器，構成了總共44個涵蓋雙側前額、雙側顳區和雙側枕區的通道，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，最左側和最右側的通道分別位于T3和T4的位置。

S2.fNIRS數據采集：

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(Oxy-hemoglobin，Oxy-Hb)、脫氧血紅蛋白(Deoxy-hemoglobin，Deoxy-Hb)和總血紅蛋白(Total-hemoglobin，Total-Hb)這三種信號；優選地，本發明采用了多通道近紅外腦成像系統LABNIRS。