专利名称：一种基于脑功能成像的脑内多区域协同竞争分析方法
技术领域：
本发明涉及一种利用三维大脑磁共振图像发现各脑区间相互作用和协同竞争关系的分析方法，属于医学图像处理领域。
背景技术：
随着功能性磁共振成像(functionalMagnetic Resonance Imaging, fMRI)的不断成熟与发展，越来越多的学者运用fMRI研究大脑的高级神经活动。标准的fMRI实验设计之一称为组块设计(Blocked Designs)。实验有两种不同的条件,分别形成任务组块(Task blocks)和控制组块(Control block),在任务组块中需要被试者完成某项设定的认知任务，在控制组块中被试者则处于休息状态，什么也不需要做，每个组块持续一定时间(一般为14至20秒)，并在连续的扫描中交替出现。在整个的实验过程中，每隔一段固定时间(其时间分辨率依机器的扫描速度而定，一般为2至3秒)，会采到一幅全脑加权像，它们构成一个离散的时间序列，可记为{f(n)} (η为正整数)。因此，组块持续时间可以使用扫描图像的数量代替，if(n)}的长度I即总图像数由实验的周期数L与周期长度(每周期取得的图像数)所决定，即I = LX (c+t)，其中，c和t分别为每个实验周期内所获取的完成控制组块的图像数和完成任务组块的的图像数。对于自变量η的每一个取值，{f (η)}都唯一地确定一幅全脑加权像，记为BOLD (η)。它既可能是属于控制组块的BOLDc (η)，又可能为属于任务组块的BOLDt (η)。在这类的实验中，通过对比脑扫描数据在任务和控制之间的差异而确定结果，得出许多有意义的结果，如语言区的精确定位、情绪区的新发现、记忆的脑神经网络
坐坐寸寸ο但是当前对于从整体和动态角度考察认知过程中参与的脑区以及脑区间的反应模式和时空关系，并建立脑内信息加工的相关网络与模型，相对研究较少。由于认知在信息加工过程中，往往会有多个区域参与了活动，而且彼此之间存在着协同竞争关系。如果只通过统计分析得到不同脑区的激活图谱，很难解决在认知研究中激活脑区间的相互作用及活动规律(与任务相关的特定网络与模式)等问题。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种基于脑功能成像的脑内多区域协同竞争分析方法，在获得感兴趣区和脑激活图的基础上，进行功能连接分析，发现脑区间的相互作用和协同竞争的关系。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种基于脑功能成像的脑内多区域协同竞争分析方法，包括以下步骤Α、输入脑核磁共振图像实验数据序列脑fMRI图像实验数据序列，在整个的实验过程中有两种不同的条件，分别形成任务组块和控制组块，每个组块持续一定时间，并在连续的扫描中交替出现；每隔一段固定时间，机器会采到一幅全脑加权像，它们构成一个离散的时间序列，记为{f (η)}，η为正整数；因此，组块持续时间可以使用扫描图像的数量代替，{f(n)}的长度I即总图像数由实验的周期数L与周期长度所决定，即I =LX (c+t)其中，c和t分别为每个实验周期内所获控制和任务的图像数；对于自变量η的每一个取值，{f(n)}都唯一地确定一幅全脑加权像，记为BOLD (η);它既可能是属于控制组块的BOLDc (η)，又可能为属于任务组块的BOLDt (η);所述的持续一定时间为14至20秒，所述的一段固定时间为2至3秒；B、判断脑激活区实验过程中的脑图像BOLD(n)可以看作一个四维数组，对于一幅脑图像的任何一个体素点，都可记为bold(x,y,z,n),其中x、y和z是体素点的空间位置,η是这幅脑图像的序号；根据脑图像属于任务或控制组块的不同，还要细分为boldt(x，y, z, nt)和boldc(X， y, ζ, η。)；对于一个确定位置的单一体素点，X、y和ζ为一组常数,则boldt(x, y, z, nt)和 boldc(x,y,z,nc)两个四维数组均成为一维数组，如表I所示；它们分别代表同一体素点在不同任务或控制下的信号；因此，可将其看作两个来自同一总体、接受不同处理的样本；表I单一体素点t检验的比较对象
权利要求
1.一种基于脑功能成像的脑内多区域协同竞争分析方法，其特征在于包括以下步骤A、输入脑核磁共振图像实验数据序列脑fMRI图像实验数据序列，在整个的实验过程中有两种不同的条件，分别形成任务组块和控制组块，每个组块持续一定时间，并在连续的扫描中交替出现；每隔一段固定时间， 机器会采到一幅全脑加权像，它们构成一个离散的时间序列，记为{f (η)}，η为正整数；因此，组块持续时间可以使用扫描图像的数量代替，{f(n)}的长度I即总图像数由实验的周期数L与周期长度所决定，即I = LX (c+t)其中，c和t分别为每个实验周期内所获控制和任务的图像数；对于自变量η的每一个取值，{f(n)}都唯一地确定一幅全脑加权像，记为 BOLD (η);它既可能是属于控制组块的BOLDc (η)，又可能为属于任务组块的BOLDt (η);所述的持续一定时间为14至20秒，所述的一段固定时间为2至3秒；B、判断脑激活区实验过程中的脑图像BOLD(n)可以看作一个四维数组，对于一幅脑图像的任何一个体素点，都可记为bold(x, y, ζ, η),其中x、y和ζ是体素点的空间位置，η是这幅脑图像的序号；根据脑图像属于任务或控制组块的不同，还要细分为boldt(x，y, z, nt)和boldc(X， y, ζ, η。)；对于一个确定位置的单一体素点，X、y和ζ为一组常数,则boldt(x, y, z, nt)和 boldc(x,y,z,nc)两个四维数组均成为一维数组，如表I所示；它们分别代表同一体素点在不同任务或控制下的信号；因此，可将其看作两个来自同一总体、接受不同处理的样本；表I单一体素点t检验的比较对象
全文摘要
本发明公开了一种基于脑功能成像的脑内多区域协同竞争分析方法，包括以下步骤输入脑核磁共振图像实验数据序列；判断脑激活区；确定感兴趣区；感兴趣区协同竞争分析。本发明把脑图像中每个体素点分别在任务和控制时的信号作为两个样本，利用t检验，判断两个样本是否具有显著性差异，从而判断该体素点在实验任务中是否被激活。本发明划定了感兴趣区中t值最强点为中心点的簇，并把簇内的体素点信号的平均值，作为该感兴趣区的值，从而将感兴趣区量化。本发明根据感兴趣区的量化特征，两两计算不同感兴趣区的相关系数，利用相关系数的值确定感兴趣区间协同或竞争的关系。
文档编号G06T7/00GK102592278SQ201110445018
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者汲业 申请人:大连灵动科技发展有限公司