一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法、系统技术方案

本发明专利技术属于磁粒子成像领域，具体涉及了一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法、系统，旨在解决现有技术无法精确检测fMPI对局部脑激活区提取、脑功能连接提取的灵敏度的问题。本发明专利技术方法包括：构建局部脑区激活仿体装置，采集一维信号；构建三维volume时间序列图像；得到每个像素点的β值；得到fMPI对脑功能激活区提取的灵敏度，作为第一灵敏度；构建脑功能区连接仿体装置，采集电压信号；得到叠加信号；得到fMPI对脑功能区连接的灵敏度，作为第二灵敏度；将第一灵敏度、第二灵敏度进行加权，作为fMPI对大脑功能分析的灵敏度的检测结果。本发明专利技术实现了fMPI对局部脑激活区提取、脑功能连接提取的灵敏度的精确检测。功能连接提取的灵敏度的精确检测。功能连接提取的灵敏度的精确检测。

【技术实现步骤摘要】
一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法、系统


[0001]本专利技术属于磁粒子成像
，具体涉及一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法、系统。

技术介绍

[0001]脑功能成像在探索大脑认知奥秘的过程中扮演着极其重要的角色。目前，在人上使用最为广泛的脑功能成像技术是血氧水平依赖功能磁共振成像(Blood Oxygen Level Dependent functional Magnetic Resonance Imaging，BOLD
‑
fMRI)，它因其无创、无辐射、高时空分辨率、大视野成像和不受成像深度限制等特点，成为研究灵长类脑认知问题的首选工具。但是，由于BOLD
‑
fMRI的成像基础是以内源性的脱氧血红蛋白为天然造影剂，它对大脑神经活动检测的灵敏度非常低。有研究表明，BOLD
‑
fMRI只能捕捉不到2％的脑神经活动的变化。大量精细空间尺度下脑活动模式的细节信息被忽略了。
[0002]一种提高fMRI神经活动检测灵敏度的改进方法是在成像扫描前，对受试者注射一种磁性纳米颗粒(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法，用于检测fMPI对大脑功能分析的灵敏度，其特征在于，该方法包括：构建局部脑区激活仿体装置；对所述局部脑区激活仿体装置进行磁粒子扫描，并采集扫描过程中的一维信号；基于所述一维信号，生成时间序列图像，并对所述时间序列图像进行矫正；将矫正后的时间序列图像转换为所述三维volume时间序列图像；将所述三维volume时间序列图像中的每个体素对应的时间序列信号与基于CBV的血液动力学响应函数做卷积，并通过GLM分析，进而得到每个像素点的β值；所述β值为所述三维volume时间序列图像中的各体素对应的时间序列信号与基于CBV的血液动力学响应函数做卷积后的值、各体素的时间序列信号之间的相关系数；对各β值进行t检验、FDG矫正，得到fMPI对脑功能激活区提取的灵敏度，作为第一灵敏度；构建脑功能区连接仿体装置；对所述脑功能区连接仿体装置进行磁粒子扫描，并采集扫描过程中的电压信号；基于所述电压信号，按照时间序列，生成时间序列图像；生成一个随机信号并进行滤波处理，滤波后，保留设定频率范围内的随机信号并将其与所述时间序列图像中设定区域进行叠加，得到叠加信号；基于所述叠加信号，计算Pearson相关系数值；基于所述Pearson相关系数值，通过Fisher变换，得到fMPI对脑功能区连接提取的灵敏度，作为第二灵敏度；将所述第一灵敏度、所述第二灵敏度进行加权，作为fMPI对大脑功能分析的灵敏度的检测结果。2.根据权利要求1所述的一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法，其特征在于，构建局部脑区激活仿体装置，并对所述局部脑区激活仿体装置进行磁粒子扫描，采集扫描过程中的一维信号，其方法为：打印一个圆柱体容器，作为第一容器，并在所述第一容器内设置设定个隔板，将所述第一容器分成不同长度并将不同长度的封闭小容器交替放置；在不同长度的封闭小容器内注入不同的液体，作为局部脑区激活仿体装置；所述液体包括设定浓度的磁粒子液体、水溶液；将所述局部脑区激活仿体装置一端含有磁粒子液体的封闭小容器放置在成像空间FOV的中心位置，开始进行MPI扫描，开始扫描后，先保持设定时长静止不动，然后以设定速度均匀拉动所述局部脑区激活仿体装置，使得与磁粒子封闭小容器紧相邻的含水溶液的封闭小容器移动到成像空间FOV的中心位置，保持此固定位置设定时长之后，再次拉动所述局部脑区激活仿体装置，使下一格的含有磁粒子液体的封闭小容器放置在成像空间FOV的中心位置，以此循环操作，直到所述局部脑区激活仿体装置另外一端的最后一个封闭小容器也完成移动，MPI扫描停止，进而获取在扫描过程中采集的一维信号。3.根据权利要求2所述的一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法，其特征在于，构建脑功能区连接仿体装置，并对所述局部脑区激活仿体装置进行磁粒子扫描，采集扫描过程中的电压信号，其方法为：打印一个圆柱体容器，作为第二容器；在所述第二容器充满设定浓度量的磁纳米粒子
溶液，并在所述第二容器放置设定数量个空间位置分离、形状大小不一的封闭小容器，用以模拟大脑中分布于不同局部位置的脑功能区，进而得到脑功能区连接仿体装置；将所述脑功能区连接仿体装置放入MPI设备进行扫描，并采集扫描过程中的电压信号。4.根据权利要求3所述的一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法，其特征在于，每个像素点的β值，其计算方法为：Y＝βX+ε其中，Y是任一体素的时间序列信号，X是BLOCK实验刺激函数，即三维volume时间序列图像中的每个体素对应的时间序列信号与基于CBV的血液动力学响应函数做卷积后的值，β表示Y与X之间的相关系数，ε表示设定的常数均值。5.根据权利要求4所述的一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测方法，其特征在于，基于所述Pearson相关系数值，通过Fisher变换，得到fMPI对脑功能区连接提取的灵敏度，其计算方法为：计算方法为：其中，z表示fMPI对脑功能区连接提取的灵敏度，r表示Pearson相关系数值，r
i
、r
j
分别表示在三维volume时间序列图像中i位置处的Pearson相关系数值、在三维volume时间序列图像中j位置处的Pearson相关系数值，x表示在i位置处的时间序列，y表示在j位置处的时间序列，n表示第二容器中封闭小容器的数量。6.一种功能磁性纳米粒子成像灵敏度检测系统，用于检测fMPI对大脑功能分析的灵敏度，其特征在于，该系统包括：第一仿体构建模块，配置为构建局部脑区激活仿体装置；对所述局部脑区激活仿体装置进行磁粒子扫描，并采集扫描过程中的一维信号；图像生成模块，配置为基于所述一维信号，生成时间序列图像，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧，赵婧，刘昕宜，丁雪桐，田捷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：