[發明專利]基于腦功能網絡的帕金森患者DBS術后效果預測系統及方法

在審

• 申請號: 202111199662.2
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN114129147A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 李雪松;鄭慧嫻;商瑞紅;馬羽
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;A61B5/00;G06T7/00;G06N20/00;G06K9/62;G06V10/774
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.基于腦功能網絡的帕金森患者DBS術后效果預測系統，其特征在于，包括數據預處理模塊、動態腦功能網絡構建模塊、特征篩選模塊、預測模型訓練模塊和預測模塊；

其中，數據預處理模塊，負責對預處理后的患者MRI圖像進行腦區ROI劃分，以及生成ROI節點的BOLD時序信號，該模塊的輸入為患者的fMRI圖像；

動態腦功能網絡構建模塊，負責根據BOLD時序信號構建固定動態腦功能網絡和隨機動態腦功能網絡；該模塊的輸入為數據預處理模塊生成的BOLD時序信號；

特征篩選模塊，負責使用隨機森林算法對輸入的腦功能網絡進行特征篩選；該模塊的輸入為動態腦功能網絡構建模塊生成的腦功能網絡；

預測模型訓練模塊，負責進行回歸模型訓練；該模塊的輸入為特征篩選模塊得到的腦功能網絡的特征，以及相對應患者的術前UDPRS-III與術后UDPRS-III評分；

預測模塊，負責利用回歸模型進行患者DBS術后效果預測；該模塊的輸入為待預測患者的fMRI圖像；

上述模塊之間的連接關系為：

數據預處理模塊的輸出端與動態腦功能網絡構建模塊的輸入端相連；

動態腦功能網絡構建模塊的輸出端與特征篩選模塊的輸入端相連；

特征篩選模塊的輸出端與預測模型訓練模塊、預測模塊的輸入端分別相連；

預測模型訓練模塊的輸出端與預測模塊的輸入端相連；

系統工作過程如下：

首先，向數據預處理模塊輸入多個病人的fMRI圖像數據；數據預處理模塊在進行數據預處理后，得到病人BOLD時間序列，發送給腦功能網絡構建模塊；

然后，腦功能網絡構建模塊根據病人BOLD時間序列，構建固定動態腦功能網絡和隨機動態腦功能網絡，并輸入至特征篩選模塊；

之后，特征篩選模塊利用隨機森林算法，對病人的固定動態腦功能網絡和隨機動態腦功能網絡進行特征篩選，得出病人的腦網絡特征；

然后，預測模型訓練模塊根據病人的腦網絡特征與該病人對應的術前UDPRS-III和術后UDPRS-III評分，進行回歸模型訓練，并將訓練好的回歸模型輸入預測模塊，用于后續預測使用；

當進行新患者術后效果預測時，向數據預處理模塊輸入患者的fMRI圖像數據，然后，依次進行數據預處理、構建腦功能網絡、特征篩選，在預測模塊中利用訓練好的回歸模型，對患者的術后恢復情況進行預測。