[发明专利]一种自闭症患者异常脑区的检测及模拟修复装置

权利要求书

1.一种自闭症患者异常脑区的检测装置，其特征在于，包括：图像数据处理单元、脑结构网络构建单元、网络层次分解单元、异常检测单元和存储单元；

所述图像数据处理单元，用于对输入样本对象的脑部静息态功能磁共振图序列进行图像预处理，提取脑部静息态功能磁共振图中的脑灰质区域，得到脑灰质图像序列；并基于预置的脑区划分模板，对脑灰质图像序列中的各脑灰质图像进行脑区划分，获取每个脑区的脑灰质体积，得到每个脑区的脑灰质体积序列，并将当前样本对象的所有脑区的脑灰质体积序列存储到所述存储单元；其中，样本对象包括自病症患者和正常对照者；

所述脑结构网络构建单元，从所述存储单元中读取每个样本对象的所有脑区的脑灰质体积序列，构建每个样本对象的脑结构网络并存储到所述存储单元；其中，每个样本对象的脑结构网络为：基于预置的相关系数计算规则，计算各个脑区的脑灰质体积序列之间的相关系数，将每个脑区作为一个节点，脑区的脑灰质体积序列之间的相关系数作为节点间的连接强度，得到初始脑结构网络；并对初始脑结构网络的所有节点间的连接强度进行二值化处理，若连接强度大于指定的二值化阈值，则将连接强度置为1，否则置为0，再将初始脑结构网络中连接强度为0的连接边删除，得到最终的脑结构网络；

所述网络层次分解单元，从所述存储单元中读取每个样本对象的脑结构网络，提取每个样本对象的脑结构网络的最大连通图，并对最大连通图按照节点度对进行节点聚类处理，得到每个样本对象的节点聚类结果并存储到所述存储单元；

其中，按照节点度对进行节点聚类处理为：

将节点度d初始为1，处理图像G₀为样本对象的脑结构网络的最大连通图；

基于当前的节点度d和处理图像G_d-1提取节点度d的节点聚类结果：查找处理图像G_d-1中节点度为d的节点，将当前查找的所有节点度为d的节点从处理图像G_d-1中删除，得到当前的子图并将当前查找的所有节点度为d的节点加入节点集合S_d中；继续查找当前的子图中节点度为d的节点，将当前查找的所有节点度为d的节点继续从子图中删除，得到当前的子图其中k表示查找次数，并将当前查找的所有节点度为d的节点加入节点集合S_d中，直到当前子图中不存在节点度为d的节点，并将最后一次得到的子图记为处理图像G_d；其中，节点集合S_d的初始值为空；

若节点度d达到样本对象的脑结构网络的最大节点度D，则结束节点聚类处理，否则更新d＝d+1后，再基于当前的节点度d和处理图像G_d-1提取节点度d的节点聚类结果；

异常检测单元，基于多个样本对象的节点聚类结果确定自病症的异常脑区：从所述存储单元中读取多个样本对象的节点聚类结果，并将样本对象分为两组：自闭症组和正常对照组，且两组的样本对象数量相同；统计两组中度数上升的节点和度数下降的节点，基于统计得到的节点所对应的脑区确定自病症的异常脑区。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述异常检测单元在统计两组中度数上升的节点和度数下降的节点时，首先分别统计包括的节点数排在前两个的节点度；再基于正常对照组的前两个最大节点度集合，在自闭症患者组中统计度数上升和度数下降的节点。

3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，将异常检测单元确定异常脑区的方式替换为：分别统计自闭症组和正常对照组的每个样本对象的每个节点集合S_d包括的节点数，并基于每个节点对应的脑区，得到自闭症组和正常对照组的脑区-节点度分布对比图；遍历每一个脑区，若正常对照组和自闭症组的分布偏差大于指定的偏差范围，则将当前脑区作为自病症的异常脑区。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述脑结构网络构建单元采用皮尔逊相关系数计算各个脑区的脑灰质体积序列之间的相关系数。

5.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述异常检测单元还包括：对确定的自病症的异常脑区进行可视化的输出显示。