一種抑郁風(fēng)險三級預(yù)警方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物信息、疾病預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抑郁風(fēng)險三級預(yù)警方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代城市生活節(jié)奏不斷地加快，人們壓力越來越大，抑郁癥的發(fā)病率也在逐 年遞增。目前抑郁癥已成為一種嚴(yán)重危害人類身心健康的精神類疾病。
[0003] 抑郁高危是介于正常的抑郁情緒與需要治療的抑郁癥之間的狀態(tài)，這種身體和心 理上的不適應(yīng)對相應(yīng)群體的生活同樣造成影響，更重要的是，抑郁高危的輕、中、重是一個 惡性變化的過程。抑郁癥高危者處于較惡劣的心理環(huán)境中，這種狀態(tài)會使人更容易進(jìn)入更 為抑郁的心理環(huán)境中，所以抑郁高危者極為容易進(jìn)一步發(fā)展為抑郁癥。因此，對抑郁高危人 群進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警刻不容緩。
[0004] 近年來，功能影像學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，為精神疾病的研宄提供了新思路。與其它 功能影像學(xué)技術(shù)相比，功能性磁共振成像技術(shù)（fMRI，functionalmagneticresonance imaging)能直接顯示激活腦區(qū)的部位及激活程度，實現(xiàn)了功能與結(jié)構(gòu)的充分融合，圖像的 空間、時間分辨率高、重復(fù)性好，對人體無離子輻射創(chuàng)傷性。fMRl技術(shù)是以脫氧血紅蛋白的 順磁性敏感效應(yīng)為基礎(chǔ)的成像技術(shù)。人體血液中的血紅蛋白是抗磁性物質(zhì)，脫氧血紅蛋白 是順磁性物質(zhì)。人腦在接受各種感覺刺激、執(zhí)行運動、進(jìn)行思維、記憶及情緒體驗等精神活 動時，腦部特定區(qū)域會出現(xiàn)血流動力學(xué)變化，如在接受視覺、聽覺或觸覺等外界特定刺激后 其相應(yīng)的皮質(zhì)功能區(qū)被激活，出現(xiàn)局部腦血流量（regioncerebralbloodflood，rCBF) 增加。這種rCBF增加造成局部氧合血紅蛋白增加，但局部氧耗量增加不明顯，即脫氧血紅 蛋白相對減少，使局部磁化率發(fā)生改變，在MRI的T2加權(quán)出現(xiàn)局部信號增加，能夠很好的反 應(yīng)腦區(qū)激活部位和激活程度。
[0005] 利用fMRI技術(shù)能夠獲得抑郁高危預(yù)警時所需的客觀生理指標(biāo)，為生理指標(biāo)的定 量分析提供了可能，從而為抑郁高危人群的預(yù)警提供了新的方式，可進(jìn)一步實現(xiàn)對抑郁癥 的有效防范。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種抑郁風(fēng)險三級預(yù)警方法及系統(tǒng)，通過對腦區(qū)生理指標(biāo)進(jìn) 行定量的分析，實現(xiàn)對不同程度抑郁高危人群的預(yù)警。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明的一個方面提供了一種抑郁風(fēng)險三級預(yù)警方法，包括：步 驟Sl，采集靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)的BOLD信號及其對應(yīng)的時間序列；步驟S2,從BOLD信號中提取 靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值；步驟S3,根據(jù)靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值生成靜息 態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài)BOLD變化率曲線；步驟S4,對靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù) 態(tài)BOLD變化率曲線進(jìn)行向量分析以得到變化強(qiáng)度值IIAG|I和變化矢量角0 ;步驟S5,根 據(jù)變化強(qiáng)度值IIAGlI和變化矢量角0與預(yù)設(shè)的變化強(qiáng)度閾值IIAG|Iwtt和變化矢量角 閾值0??進(jìn)行預(yù)警級別判定。
[0008] 本發(fā)明的又一個方面提供了一種抑郁風(fēng)險三級預(yù)警系統(tǒng)，包括BOLD信號采集裝 置、BOLD值提取裝置、BOLD變化率曲線生成裝置、變化強(qiáng)度值和變化矢量角生成裝置和預(yù) 警級別判斷裝置；所述BOLD信號采集裝置，用于采集靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)的BOLD信號及其對 應(yīng)的時間序列；所述BOLD值提取裝置，用于從所述BOLD信號中提取靜息態(tài)BOLD值和任務(wù) 態(tài)BOLD值；BOLD變化率曲線生成裝置，用于根據(jù)靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值生成靜息 態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài)BOLD變化率曲線；所述變化強(qiáng)度值和變化矢量角生成裝置， 用于對靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài)BOLD變化率曲線進(jìn)行向量分析以得到變化強(qiáng)度值 IAGlI和變化矢量角0 ;和所述預(yù)警級別判斷裝置，用于根據(jù)變化強(qiáng)度值IIAG|I和變化 矢量角0與預(yù)設(shè)的變化強(qiáng)度閾值IIAGlIwtt和變化矢量角閾值0Wtt進(jìn)行預(yù)警級別判定。
[0009] 有益效果：本發(fā)明通過fMRI技術(shù)，能夠獲得人體與抑郁癥有關(guān)的生理指標(biāo)，這為 生理指標(biāo)的定量分析提供了可能，從而為抑郁高危人群的預(yù)警提供了新的方式，可進(jìn)一步 實現(xiàn)對抑郁癥的有效防范，并且預(yù)警穩(wěn)定性好、正確率高。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的流程圖；
[0011] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中步驟S3的流程圖；
[0012] 圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中步驟S4的流程圖；
[0013] 圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的BOLD變化率曲線生成裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的變化強(qiáng)度值和變化矢量角生成裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明一具體示例的抑郁高危藍(lán)色預(yù)警閾值確定曲線圖；
[0017] 圖8是本發(fā)明一具體示例的抑郁高危橙色預(yù)警閾值確定曲線圖；
[0018] 圖9是本發(fā)明一具體示例的抑郁高危紅色預(yù)警閾值確定曲線圖；
[0019] 圖10是本發(fā)明一具體示例的抑郁高危極限預(yù)警閾值確定曲線圖；
[0020] 圖11是本發(fā)明抑郁高危風(fēng)險三級預(yù)警模型圖。
【具體實施方式】
[0021] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實施方式】并參 照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā) 明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本 發(fā)明的概念。
[0022] 如前所示，脫氧血紅蛋白（Deoxyhemoglobin)比氧合血紅蛋白（Oxyhemoglobin) 更具有順磁性，其本身就有和組織一樣的磁敏感性。因此可以采用脫氧血紅蛋白作為對比 劑。如果影響大腦的狀態(tài)使氧攝取和血流之間產(chǎn)生不平衡，并采用對磁場不均勻性敏感的 MRI成像序列，就可在腦皮層血管周圍得到MRI信號的變化。此技術(shù)稱作血氧合度依賴值 (BloodOxygenationLevelDependent，BOLD)的對比。
[0023] 本發(fā)明中的BOLD值表示血氧水平依賴信號值，其是通過對四個腦區(qū)的腦核磁共 振進(jìn)行掃描，獲取腦核磁共振圖像數(shù)據(jù)（即BOLD信號），從而得到BOLD值原始數(shù)據(jù)。
[0024] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的流程圖。
[0025] 步驟Sl，采集靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)的BOLD信號及其對應(yīng)的時間序列。
[0026] 首先設(shè)計刺激任務(wù)，因抑郁高危者存在快感缺失癥狀，在獎勵期待任務(wù)中，其對快 樂的體驗和期待能力下降，獎勵期待任務(wù)的變化會引起相關(guān)腦區(qū)BOLD值的變化，并且不同 抑郁高危程度的BOLD值變化存在差異。
[0027] 基于上述理論，本步驟首先設(shè)計引起相關(guān)腦區(qū)BOLD值變化的刺激任務(wù)，其共分為 3類任務(wù)：獎賞任務(wù)、懲罰任務(wù)和非獎罰任務(wù)，其中獎賞任務(wù)共有3個水平（例如"贏得1 元"、"贏得3元"和"贏得5元"），懲罰任務(wù)共有3個水平（例如"損失1元"、"損失3元"和 "損失5元"），非獎罰任務(wù)有1個水平，其中每個水平任務(wù)由20個子任務(wù)構(gòu)成，任務(wù)在fMRI 掃描過程中進(jìn)行。
[0028] 其次，屏幕中央會出現(xiàn)刺激任務(wù)提示線索，持續(xù)時間為250ms，然后出現(xiàn)" + "號，持 續(xù)時間2000-2500ms，接著呈現(xiàn)目標(biāo)按鍵，按鍵后會經(jīng)過1250-1850ms的心理期待，最后屏 幕出現(xiàn)1650ms的反饋，根據(jù)不同的任務(wù)，會顯示"您贏得了 *元！共*元"或"您輸了 *元！ 共*元"或"0,共*元"。當(dāng)前子任務(wù)完成后進(jìn)入下一子任務(wù)。
[0029] 首先，采集靜息態(tài)下的四個腦區(qū)的BOLD信號），其中，靜息態(tài)掃描時長為 720000ms，體素大小為3. 75*3. 75*4.Omm3 (即體積大?。?。四個腦區(qū)包括紋狀體、島葉、伏隔 核和杏仁體。
[0030] 其次，采集任務(wù)態(tài)下的四個腦區(qū)的BOLD信號，其中任務(wù)態(tài)掃描時長t為720000ms， 體素大小為3. 75*3. 75*4. 0mm3,四個腦區(qū)包括紋狀體、島葉、伏隔核和杏仁體。
[0031] 在該實施方式中，可以采用fMRI掃描設(shè)備，記錄靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)時四個腦區(qū)BOLD 值原始數(shù)據(jù)。例如，采用西門子3. 0(3.OTSiemensAllegrasystem)。
[0032] 步驟S2,從BOLD信號中提取靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值。
[0033] 對采集到的BOLD信號進(jìn)行預(yù)處理包括下述步驟，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將原始 Dicom圖像轉(zhuǎn)換為NIfTI圖像，其中NIfTI是一種典型的數(shù)據(jù)分析格式；其次，經(jīng)過時間校 正和頭動校正，校正后的圖像配準(zhǔn)到SPM軟件中的標(biāo)準(zhǔn)蒙特利爾（MontrealNeurological Institute，MNI)空間（體素大小為3*3*3mm3)進(jìn)行重新采樣，進(jìn)行信號的去除線性漂移和 濾波，回歸掉白質(zhì)信號、腦脊液信號以及頭動對真實生理信號的影響。
[0034] 最后，從抑郁高危激活腦區(qū)，按照時間序列從BOLD信號中分別提取k個體素的靜 息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值。
[0035] 其中，靜息態(tài)掃描時長t為720000ms，體素大小3. 75*3. 75*4. 0mm3,任務(wù)態(tài)掃描時 長t為720000ms，體素大小3. 75*3. 75*4. 0mm3;i代表腦區(qū)，1為紋狀體，2為島葉，3為伏隔 核，4為杏仁體。
[0036] 步驟S3,根據(jù)靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值生成靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù) 態(tài)BOLD變化率曲線。
[0037] 本步驟中，根據(jù)靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值，基于時間序列計算四個腦區(qū)的 BOLD值變化率，根據(jù)計算結(jié)果生成靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài)BOLD變化率曲線。
[0038] 步驟S4,對靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài)BOLD變化率曲線進(jìn)行向量分析以得 到變化強(qiáng)度值IIAGlI和變化矢量角0。
[0039] 其中，所述抑郁高危風(fēng)險預(yù)警閾值包括變化強(qiáng)度閾值IIAG| 和變化矢量角閾 值0wtt，閾值的確定是將曲線間差異量化得到的，其計算步驟如下：
[0040] 預(yù)先采集n名輕度抑郁高危、n名中度抑郁高危、n名重度抑郁高危和n名輕度抑 郁癥患者的抑郁高危激活腦區(qū)任務(wù)態(tài)和靜息態(tài)BOLD信號，按照時間序列和腦區(qū)順序分別 提取k個體素的BOLD值，靜息態(tài)時長t為720000ms，體素大小3. 75*3. 75*4. 0mm3,任務(wù)態(tài) 時長t為720000ms，體素大小為3. 75*3. 75*4. 0mm3,所述激活腦區(qū)包括紋狀體（腦區(qū)1)、島 葉（腦區(qū)2)、伏隔核（腦區(qū)3)和杏仁體（腦區(qū)4)。將其同一抑郁高危程度相關(guān)腦區(qū)靜息 態(tài)時同一時間序列t時的n個BOLD值的均值作為相應(yīng)靜息態(tài)時間序列t時的BOLD值，計 算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種抑郁風(fēng)險三級預(yù)警方法，其特征在于，包括： 步驟S1，采集靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)的BOLD信號及其對應(yīng)的時間序列； 步驟S2,從BOLD信號中提取靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值； 步驟S3,根據(jù)靜息態(tài)BOLD值和任務(wù)態(tài)BOLD值生成靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài) BOLD變化率曲線； 步驟S4,對靜息態(tài)BOLD變化率曲線和任務(wù)態(tài)BOLD變化率曲線進(jìn)行向量分析以得到變 化強(qiáng)度值I I ag| I和變化矢量角Θ ; 步驟S5,根據(jù)變化強(qiáng)度值I I AG| I和變化矢量角Θ與預(yù)設(shè)的變化強(qiáng)度閾值I I AG| |? Λ和變化矢量角閾值θ?β進(jìn)行預(yù)警級別判定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑郁風(fēng)險三級預(yù)警