[发明专利]一种实时磁共振成像数据采集分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，尤其涉及一种实时磁共振成像数据采 集分析方法及系统。

背景技术

功能性磁共振成像(functionalMagneticResonanceImaging，简称 fMRI)是一种新兴的神经影像学方式，其原理是利用磁振造影来测量神经元 活动所引发之血液动力的改变。fMRI是目前研究大脑功能非常有效的一种方 法，因为它可以在高空间分辨率下无创记录整个大脑神经活动的血氧依赖水 平(BloodOxygenLevelDependent，简称BOLD)的信号变化。然而，传统的 功能磁共振成像研究使用离线处理采集的数据，数据只有在数据采集完成后 使用统计参数图(StatisticalParametricMapping，简称SPM)、功能性神经影像 分析(AnalysisofFunctionalNeuroImages,简称AFNI)等软件对数据进行扫 描处理、计算等，往往需要几天甚至几周的时间。在许多情况下，例如一个 扫描操作员或研究员可能无法检测因技术故障或者被试者的依从性差以及不 能及时反应等问题，这种间接访问数据的结果相比其他更互动的成像技术而 言使得fMRI的使用和理解更复杂。

为了克服限制数据的实时获取，同时也为了能够对使用功能磁共振成像 技术的实验产生的数据进行实时的处理，即实现实时功能磁共振成像。现有 技术中提出了一种脑机接口(BrainComputerInterface，简称BCI)技术，这 项技术在脑科学研究中有着非常大的用处，相比传统的基于功能磁共振成像 技术的认知实验中，脑机接口技术可以实时看到扫描图像的采集过程，如果 采集过程中有头动等问题，可以即刻发现并采取措施，而不是像过去一样要 等到实验结束、数天后数据预处理完成才发现问题。在脑机接口(BCI)技术 的研究上，实时功能磁共振可以为脑机接口技术研究提供一种无创的、高空 间分辨率的信息读取技术。同时，实时功能磁共振成像技术在脑功能机制、 大脑感知与认知能力的调节、与认知相关的疾病治疗等方面具有重要的社会 价值。然而，基于脑机接口的实时功能磁共振成像在线处理的研究面临着很 多的挑战，具体表现在以下几点：

1、无法实时获取磁共振数据。在传统的功能核磁共振成像实验中，使用 在类似的环境下用以获取扫描主机上存储扫描图像的软件是非常多的，这些 软件大都是以医学数字成像和通信(DigitalImagingandCommunicationsin Medicine，简称DICOM)为基础编写的影像归档和通信系统(PictureArchiving andCommunicationSystems，简称PACS)通信软件。但是这些已有的软件都 不具备实时功能磁共振成像所要求的在扫描过程中实时获取图像的功能，他 们的功能都是传统的实验过程(扫描过程)完全结束后，再下载扫描主机上 已经存在的扫描成像文件；

2、fMRI信号信噪比低。核磁共振扫描仪和生理运动产生的噪声干扰多 属于高频噪声，而生理运动包括呼吸、心跳等，特别是这些与任务相关时， 对BOLD信号的检出影响更大，同时，由于BOLD效应是血流调节，激活区 域信号的改变速率有限，生理自发活动会引起热噪声和高时间频率的波动、 扫描硬件的不稳可以产生低频漂移，从而容易导致fMRI信号信噪比比较低， 且信号变化相对于真实的神经活动有一定的延迟，给信号处理带来一定的困 难。而如何除去与BOLD信号相关的干扰信号，提高信噪比是面临的一大挑 战；

3、数据处理效率低。核磁共振扫描仪产生的图像数据需要经过时间层校 正、头动校正、配准、分割、标准化、平滑等预处理以及特征值提取、模式 识别等步骤，传统用单台计算机进行数据处理的方式效率很难达到实时fMRI 对数据处理效率的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时磁共振成像数据采集分析方法及系统， 用以解决现有技术中基于脑机接口的实时功能磁共振成像在线处理时fMRI 信号信噪比低以及数据处理效率低的问题。

本发明的第一个方面是提供一种实时磁共振成像数据采集分析方法，包 括：

对被试者进行扫描，并实时生成磁共振扫描图像序列；

对磁共振扫描图像序列进行实时处理，以获取实时处理后的扫描图像数 据。

进一步的，还包括：将处理后的扫描图像数据展示给被试者。