專利名稱：一種基于腦功能成像的腦內(nèi)多區(qū)域協(xié)同競爭分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用三維大腦磁共振圖像發(fā)現(xiàn)各腦區(qū)間相互作用和協(xié)同競爭關(guān)系的分析方法，屬于醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著功能性磁共振成像(functionalMagnetic Resonance Imaging, fMRI)的不斷成熟與發(fā)展，越來越多的學(xué)者運用fMRI研究大腦的高級神經(jīng)活動。標(biāo)準(zhǔn)的fMRI實驗設(shè)計之一稱為組塊設(shè)計(Blocked Designs)。實驗有兩種不同的條件,分別形成任務(wù)組塊(Task blocks)和控制組塊(Control block),在任務(wù)組塊中需要被試者完成某項設(shè)定的認知任務(wù)，在控制組塊中被試者則處于休息狀態(tài)，什么也不需要做，每個組塊持續(xù)一定時間(一般為14至20秒)，并在連續(xù)的掃描中交替出現(xiàn)。在整個的實驗過程中，每隔一段固定時間(其時間分辨率依機器的掃描速度而定，一般為2至3秒)，會采到一幅全腦加權(quán)像，它們構(gòu)成一個離散的時間序列，可記為{f(n)} (η為正整數(shù))。因此，組塊持續(xù)時間可以使用掃描圖像的數(shù)量代替，if(n)}的長度I即總圖像數(shù)由實驗的周期數(shù)L與周期長度(每周期取得的圖像數(shù))所決定，即I = LX (c+t)，其中，c和t分別為每個實驗周期內(nèi)所獲取的完成控制組塊的圖像數(shù)和完成任務(wù)組塊的的圖像數(shù)。對于自變量η的每一個取值，{f (η)}都唯一地確定一幅全腦加權(quán)像，記為BOLD (η)。它既可能是屬于控制組塊的BOLDc (η)，又可能為屬于任務(wù)組塊的BOLDt (η)。在這類的實驗中，通過對比腦掃描數(shù)據(jù)在任務(wù)和控制之間的差異而確定結(jié)果，得出許多有意義的結(jié)果，如語言區(qū)的精確定位、情緒區(qū)的新發(fā)現(xiàn)、記憶的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
坐坐寸寸ο但是當(dāng)前對于從整體和動態(tài)角度考察認知過程中參與的腦區(qū)以及腦區(qū)間的反應(yīng)模式和時空關(guān)系，并建立腦內(nèi)信息加工的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)與模型，相對研究較少。由于認知在信息加工過程中，往往會有多個區(qū)域參與了活動，而且彼此之間存在著協(xié)同競爭關(guān)系。如果只通過統(tǒng)計分析得到不同腦區(qū)的激活圖譜，很難解決在認知研究中激活腦區(qū)間的相互作用及活動規(guī)律(與任務(wù)相關(guān)的特定網(wǎng)絡(luò)與模式)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種基于腦功能成像的腦內(nèi)多區(qū)域協(xié)同競爭分析方法，在獲得感興趣區(qū)和腦激活圖的基礎(chǔ)上，進行功能連接分析，發(fā)現(xiàn)腦區(qū)間的相互作用和協(xié)同競爭的關(guān)系。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于腦功能成像的腦內(nèi)多區(qū)域協(xié)同競爭分析方法，包括以下步驟Α、輸入腦核磁共振圖像實驗數(shù)據(jù)序列腦fMRI圖像實驗數(shù)據(jù)序列，在整個的實驗過程中有兩種不同的條件，分別形成任務(wù)組塊和控制組塊，每個組塊持續(xù)一定時間，并在連續(xù)的掃描中交替出現(xiàn)；每隔一段固定時間，機器會采到一幅全腦加權(quán)像，它們構(gòu)成一個離散的時間序列，記為{f (η)}，η為正整數(shù)；因此，組塊持續(xù)時間可以使用掃描圖像的數(shù)量代替，{f(n)}的長度I即總圖像數(shù)由實驗的周期數(shù)L與周期長度所決定，即I =LX (c+t)其中，c和t分別為每個實驗周期內(nèi)所獲控制和任務(wù)的圖像數(shù)；對于自變量η的每一個取值，{f(n)}都唯一地確定一幅全腦加權(quán)像，記為BOLD (η);它既可能是屬于控制組塊的BOLDc (η)，又可能為屬于任務(wù)組塊的BOLDt (η);所述的持續(xù)一定時間為14至20秒，所述的一段固定時間為2至3秒；B、判斷腦激活區(qū)實驗過程中的腦圖像BOLD(n)可以看作一個四維數(shù)組，對于一幅腦圖像的任何一個體素點，都可記為bold(x,y,z,n),其中x、y和z是體素點的空間位置,η是這幅腦圖像的序號；根據(jù)腦圖像屬于任務(wù)或控制組塊的不同，還要細分為boldt(x，y, z, nt)和boldc(X， y, ζ, η。)；對于一個確定位置的單一體素點，X、y和ζ為一組常數(shù),則boldt(x, y, z, nt)和 boldc(x,y,z,nc)兩個四維數(shù)組均成為一維數(shù)組，如表I所示；它們分別代表同一體素點在不同任務(wù)或控制下的信號；因此，可將其看作兩個來自同一總體、接受不同處理的樣本；表I單一體素點t檢驗的比較對象
權(quán)利要求
1.一種基于腦功能成像的腦內(nèi)多區(qū)域協(xié)同競爭分析方法，其特征在于包括以下步驟A、輸入腦核磁共振圖像實驗數(shù)據(jù)序列腦fMRI圖像實驗數(shù)據(jù)序列，在整個的實驗過程中有兩種不同的條件，分別形成任務(wù)組塊和控制組塊，每個組塊持續(xù)一定時間，并在連續(xù)的掃描中交替出現(xiàn)；每隔一段固定時間， 機器會采到一幅全腦加權(quán)像，它們構(gòu)成一個離散的時間序列，記為{f (η)}，η為正整數(shù)；因此，組塊持續(xù)時間可以使用掃描圖像的數(shù)量代替，{f(n)}的長度I即總圖像數(shù)由實驗的周期數(shù)L與周期長度所決定，即I = LX (c+t)其中，c和t分別為每個實驗周期內(nèi)所獲控制和任務(wù)的圖像數(shù)；對于自變量η的每一個取值，{f(n)}都唯一地確定一幅全腦加權(quán)像，記為 BOLD (η);它既可能是屬于控制組塊的BOLDc (η)，又可能為屬于任務(wù)組塊的BOLDt (η);所述的持續(xù)一定時間為14至20秒，所述的一段固定時間為2至3秒；B、判斷腦激活區(qū)實驗過程中的腦圖像BOLD(n)可以看作一個四維數(shù)組，對于一幅腦圖像的任何一個體素點，都可記為bold(x, y, ζ, η),其中x、y和ζ是體素點的空間位置，η是這幅腦圖像的序號；根據(jù)腦圖像屬于任務(wù)或控制組塊的不同，還要細分為boldt(x，y, z, nt)和boldc(X， y, ζ, η。)；對于一個確定位置的單一體素點，X、y和ζ為一組常數(shù),則boldt(x, y, z, nt)和 boldc(x,y,z,nc)兩個四維數(shù)組均成為一維數(shù)組，如表I所示；它們分別代表同一體素點在不同任務(wù)或控制下的信號；因此，可將其看作兩個來自同一總體、接受不同處理的樣本；表I單一體素點t檢驗的比較對象
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于腦功能成像的腦內(nèi)多區(qū)域協(xié)同競爭分析方法，包括以下步驟輸入腦核磁共振圖像實驗數(shù)據(jù)序列；判斷腦激活區(qū)；確定感興趣區(qū)；感興趣區(qū)協(xié)同競爭分析。本發(fā)明把腦圖像中每個體素點分別在任務(wù)和控制時的信號作為兩個樣本，利用t檢驗，判斷兩個樣本是否具有顯著性差異，從而判斷該體素點在實驗任務(wù)中是否被激活。本發(fā)明劃定了感興趣區(qū)中t值最強點為中心點的簇，并把簇內(nèi)的體素點信號的平均值，作為該感興趣區(qū)的值，從而將感興趣區(qū)量化。本發(fā)明根據(jù)感興趣區(qū)的量化特征，兩兩計算不同感興趣區(qū)的相關(guān)系數(shù)，利用相關(guān)系數(shù)的值確定感興趣區(qū)間協(xié)同或競爭的關(guān)系。
文檔編號G06T7/00GK102592278SQ201110445018
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者汲業(yè) 申請人:大連靈動科技發(fā)展有限公司