一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]功能性磁共振成像(funct1nalMagnetic Resonance Imaging，簡(jiǎn)稱fMRI)是一種新興的神經(jīng)影像學(xué)方式，其原理是利用磁振造影來測(cè)量神經(jīng)元活動(dòng)所引發(fā)之血液動(dòng)力的改變。fMRI是目前研究大腦功能非常有效的一種方法，因?yàn)樗梢栽诟呖臻g分辨率下無創(chuàng)記錄整個(gè)大腦神經(jīng)活動(dòng)的血氧依賴水平(Blood Oxygen Level Dependent，簡(jiǎn)稱BOLD)的信號(hào)變化。然而，傳統(tǒng)的功能磁共振成像研究使用離線處理采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只有在數(shù)據(jù)采集完成后使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖(Statistical Parametric Mapping，簡(jiǎn)稱SPM)、功能性神經(jīng)影像分析(Analysis of Funct1nal Neuroimages，簡(jiǎn)稱AFNI)等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描處理、計(jì)算等，往往需要幾天甚至幾周的時(shí)間。在許多情況下，例如一個(gè)掃描操作員或研究員可能無法檢測(cè)因技術(shù)故障或者被試者的依從性差以及不能及時(shí)反應(yīng)等問題，這種間接訪問數(shù)據(jù)的結(jié)果相比其他更互動(dòng)的成像技術(shù)而言使得fMRI的使用和理解更復(fù)雜。
[0003]為了克服限制數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，同時(shí)也為了能夠?qū)κ褂霉δ艽殴舱癯上窦夹g(shù)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，即實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)功能磁共振成像?，F(xiàn)有技術(shù)中提出了一種腦機(jī)接口(Brain Computer Interface，簡(jiǎn)稱BCI)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在腦科學(xué)研究中有著非常大的用處，相比傳統(tǒng)的基于功能磁共振成像技術(shù)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中，腦機(jī)接口技術(shù)可以實(shí)時(shí)看到掃描圖像的采集過程，如果采集過程中有頭動(dòng)等問題，可以即刻發(fā)現(xiàn)并采取措施，而不是像過去一樣要等到實(shí)驗(yàn)結(jié)束、數(shù)天后數(shù)據(jù)預(yù)處理完成才發(fā)現(xiàn)問題。在腦機(jī)接口(BCI)技術(shù)的研究上，實(shí)時(shí)功能磁共振可以為腦機(jī)接口技術(shù)研究提供一種無創(chuàng)的、高空間分辨率的信息讀取技術(shù)。同時(shí)，實(shí)時(shí)功能磁共振成像技術(shù)在腦功能機(jī)制、大腦感知與認(rèn)知能力的調(diào)節(jié)、與認(rèn)知相關(guān)的疾病治療等方面具有重要的社會(huì)價(jià)值。然而，基于腦機(jī)接口的實(shí)時(shí)功能磁共振成像在線處理的研究面臨著很多的挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
[0004]1、無法實(shí)時(shí)獲取磁共振數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)的功能核磁共振成像實(shí)驗(yàn)中，使用在類似的環(huán)境下用以獲取掃描主機(jī)上存儲(chǔ)掃描圖像的軟件是非常多的，這些軟件大都是以醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(Digital Imaging and Communicat1ns in Medicine，簡(jiǎn)稱DIC0M)為基礎(chǔ)編寫的影像歸檔和通信系統(tǒng)(Picture Archiving and Communicat1n Systems，簡(jiǎn)稱PACS)通信軟件。但是這些已有的軟件都不具備實(shí)時(shí)功能磁共振成像所要求的在掃描過程中實(shí)時(shí)獲取圖像的功能，他們的功能都是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程(掃描過程)完全結(jié)束后，再下載掃描主機(jī)上已經(jīng)存在的掃描成像文件；
[0005]2、fMRI信號(hào)信噪比低。核磁共振掃描儀和生理運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲干擾多屬于高頻噪聲，而生理運(yùn)動(dòng)包括呼吸、心跳等，特別是這些與任務(wù)相關(guān)時(shí)，對(duì)BOLD信號(hào)的檢出影響更大，同時(shí)，由于BOLD效應(yīng)是血流調(diào)節(jié)，激活區(qū)域信號(hào)的改變速率有限，生理自發(fā)活動(dòng)會(huì)引起熱噪聲和高時(shí)間頻率的波動(dòng)、掃描硬件的不穩(wěn)可以產(chǎn)生低頻漂移，從而容易導(dǎo)致fMRI信號(hào)信噪比比較低，且信號(hào)變化相對(duì)于真實(shí)的神經(jīng)活動(dòng)有一定的延遲，給信號(hào)處理帶來一定的困難。而如何除去與BOLD信號(hào)相關(guān)的干擾信號(hào)，提高信噪比是面臨的一大挑戰(zhàn)；
[0006]3、數(shù)據(jù)處理效率低。核磁共振掃描儀產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)需要經(jīng)過時(shí)間層校正、頭動(dòng)校正、配準(zhǔn)、分割、標(biāo)準(zhǔn)化、平滑等預(yù)處理以及特征值提取、模式識(shí)別等步驟，傳統(tǒng)用單臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方式效率很難達(dá)到實(shí)時(shí)fMRI對(duì)數(shù)據(jù)處理效率的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中基于腦機(jī)接口的實(shí)時(shí)功能磁共振成像在線處理時(shí)fMRI信號(hào)信噪比低以及數(shù)據(jù)處理效率低的問題。
[0008]本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析方法，包括:
[0009]對(duì)被試者進(jìn)行掃描，并實(shí)時(shí)生成磁共振掃描圖像序列；
[0010]對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以獲取實(shí)時(shí)處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)。
[0011]進(jìn)一步的，還包括:將處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)展示給被試者。
[0012]進(jìn)一步的，所述對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以獲取實(shí)時(shí)處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)包括:
[0013]對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行預(yù)處理，以獲取預(yù)處理后的磁共振掃描圖像；
[0014]根據(jù)預(yù)設(shè)的算法在預(yù)處理后的磁共振掃描圖像中提取相應(yīng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0015]進(jìn)一步的，對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行預(yù)處理的操作包括:
[0016]對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；
[0017]對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的磁共振掃描圖像序列進(jìn)行校正、標(biāo)準(zhǔn)化以及去干擾處理。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，包括:
[0019]磁共振掃描模塊，用于對(duì)被試者進(jìn)行掃描，并實(shí)時(shí)生成磁共振掃描圖像序列；
[0020]數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以獲取實(shí)時(shí)處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)。
[0021]進(jìn)一步的，還包括展示模塊，用于將處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)展示給被試者。
[0022]進(jìn)一步的，磁共振掃描模塊包括磁共振掃描儀和磁共振掃描主機(jī)，其中，磁共振掃描儀用于對(duì)被試者進(jìn)行掃描，并生成磁共振掃描圖像序列;磁共振掃描主機(jī)用于實(shí)時(shí)獲取磁共振掃描圖像序列。
[0023]進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)處理模塊包括預(yù)處理單元和匹配提取單元，其中，預(yù)處理單元用于對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行預(yù)處理，以獲取預(yù)處理后的磁共振掃描圖像；匹配提取單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法在預(yù)處理后的磁共振掃描圖像中提取相應(yīng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0024]進(jìn)一步的，預(yù)處理單元包括格式轉(zhuǎn)換子單元、校正子單元、標(biāo)準(zhǔn)化子單元和去干擾子單元，其中，格式轉(zhuǎn)換子單元用于對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換;校正子單元用于對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的磁共振掃描圖像序列進(jìn)行特征校正;標(biāo)準(zhǔn)化子單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)模板對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的磁共振掃描圖像序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理;去干擾子單元用于對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的磁共振掃描圖像序列進(jìn)行去干擾處理。
[0025]采用上述本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:通過磁共振掃描模塊實(shí)時(shí)生成磁共振掃描圖像序列，并及時(shí)的將磁共振掃描圖像序列傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊上，以供數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行圖像處理，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的磁共振成像數(shù)據(jù)的采集與分析。本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)架構(gòu)性能穩(wěn)定、安全可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)。在腦科學(xué)研究中，實(shí)時(shí)功能磁共振成像與離線功能磁共振成像相比，其反饋調(diào)節(jié)方式更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性更好。在實(shí)驗(yàn)在線頭動(dòng)檢測(cè)、腦機(jī)接口技術(shù)的研究、腦功能機(jī)制、大腦感知與認(rèn)知能力的調(diào)節(jié)、與認(rèn)知相關(guān)的疾病治療等方面都具有很重要的價(jià)值。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析方法的流程示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為圖2中磁共振掃描模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為圖2中數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0031]本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析方法，如圖1所示，可以包括如下步驟:
[0032]步驟S101，對(duì)被試者進(jìn)行掃描，并實(shí)時(shí)生成磁共振掃描圖像序列；
[0033]步驟S102，對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以獲取實(shí)時(shí)處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)。
[0034]在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)被試者進(jìn)行掃描并實(shí)時(shí)生成磁共振掃描圖像序列后，可以對(duì)該磁共振掃描圖像序列進(jìn)行預(yù)處理，具體的，包括對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換以及對(duì)格式轉(zhuǎn)換后的磁共振掃描圖像序列進(jìn)行校正、標(biāo)準(zhǔn)化以及去干擾處理，從而獲取預(yù)處理后的磁共振掃描圖像，然后再根據(jù)預(yù)設(shè)的算法在預(yù)處理后的磁共振掃描圖像中提取相應(yīng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)，從而獲取實(shí)時(shí)處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，還可以將處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地展示給被試者，從而讓被試者也可以及時(shí)的了解相關(guān)的磁共振數(shù)據(jù)。
[0035]本發(fā)明還公開了一種實(shí)時(shí)磁共振成像數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，如圖2所示，包括:磁共振掃描模塊200和數(shù)據(jù)處理模塊300，其中，磁共振掃描模塊200，用于對(duì)被試者進(jìn)行掃描，并實(shí)時(shí)生成磁共振掃描圖像序列;數(shù)據(jù)處理模塊300，用于對(duì)磁共振掃描圖像序列進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，以獲取實(shí)時(shí)處理后的掃描圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過磁共振掃描