FMRI检查的监测制造技术

本发明专利技术涉及一种用于监测在fMRI检查期间由对象执行的预定测试任务的表现的方法(10)。所述方法包括：采集(11)fMRI图像的时间序列，并且根据所述预定测试任务在所述采集期间向所述对象提供(12)感觉刺激。所述方法包括：在所述感觉刺激之后确定(13)指示至少一个预定感兴趣区域中的脑部活动的活动度量，以及当所述活动度量指示所述预定测试任务的表现不佳和/或对所述预定测试任务的依从性不佳时生成(14)至少一个信号。所述信号是在所述时间序列的采集期间和/或在将所述对象从磁共振成像系统移除之前生成的。本发明专利技术的其他方面涉及计算机程序产品、计算机系统和MRI系统。计算机系统和MRI系统。计算机系统和MRI系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】FMRI检查的监测


[0001]本专利技术涉及功能性磁共振成像领域，并且更具体地，本专利技术涉及一种用于在功能性成像流程期间监测由对象对预定任务的执行的设备和方法，例如关于预期任务的对象的依从性。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)是用于对人体或动物体内的内部身体结构进行非侵入性成像的非凡工具。在MRI中使用强磁场来对准身体中原子的核自旋，在此之后可以以位置相关的方式研究由于这些自旋的弛豫而发射的返回信号，例如使用适合的磁场梯度和有目的地设计的射频激励脉冲。本领域中存在许多技术来准备和/或处理观察到的信号，诸如以创建对身体中的各种材料性质敏感的图像。
[0003]这些技术的一种类型涉及创建指示血氧的可检测图像对比度。这允许检测脑部中的活动区的血液动力学响应，并且因此确定脑部中的哪些区是活动的。这些MRI技术，例如依赖于血氧水平依赖(BOLD)效应、脑血流或类似方法，通常被称为功能性磁共振成像(fMRI)。
[0004]然而，fMRI中的挑战之一涉及由该BOLD效应(或其备选方案)生成的差的图像对比度。即，与例如BOLD效应无关的信号分量通常比感兴趣的实际信号分量明显得多(强几个数量级)。这通常通过应用MRI数据的扩展时间序列的适合统计分析(或备选数据建模和/或挖掘方法)来克服。在收集该时间序列时，脑部的功能被(通常重复地)触发，以辨别脑部图像中相对于在没有该功能触发的情况下收集的其他图像的变化。因此，传统方法需要分析，即检测活动条件与控制条件之间的统计显著偏差。
[0005]功能性磁共振成像(fMRI)是研究人脑功能的一种通用方法，例如用于研究目的，以及用于诊断涉及脑部的神经、精神或其他疾病和障碍。脑部的特定感觉、认知、情绪、行为、动机、记忆和运动功能可以使用fMRI进行可视化和详细研究。因此，可以详细研究脑部皮层和边缘系统中的特定区域对脑部的特定动作的参与(但不一定限于直接和/或主动任务)。
[0006]为了使用fMRI可视化这些脑部功能，需要在脑部的特定功能活跃时(例如通过让被成像对象执行特定任务)采集的图像与在没有该特定功能的情况下采集的参考图像之间引入对比度差异。将清楚的是，参考可以涉及感兴趣脑部活动不太活跃的状况，而不是字面上不存在的状况，或者在更具体的控制条件下采集参考图像的状况，例如正在执行类似的任务，该任务以可能非常具体的方式不同于感兴趣的任务。可以考虑许多更复杂或稍微不同的方法，例如(仅列出几个已知的变化)，其中，两个以上条件相互对比，而不是直接与控制条件相关的单个感兴趣任务，或者其中，考虑了任务参数，例如与所执行的任务的每次迭代相关联的可变强度或幅度。所研究的任务或特定功能也可以从非常广泛的可能性中选择，例如，包括仅涉及对感官刺激的仅有观察、(一个或多个)肌肉的受控移动或者甚至仅涉及移动意图的“任务”、特定的心理计算或思维过程、情绪线索(显性或潜意识)和/或许多其
他可能性。
[0007]功能性MRI可以应用于许多且不同的目的，包括神经科学研究和临床应用，诸如神经外科规划。fMRI的第一实际应用之一是初级运动皮层的映射，这在手术中是避免的，以避免瘫痪或运动功能恶化，通过由在活动条件块(休息作为控制条件)中的手指敲击移动组成的任务。
[0008]然而，大多数fMRI研究，并且特别是对于临床应用，使用简单的试验设计，例如任务和控制条件的周期(块)交替的分块试验设计。每个块可以由多个试验组成，或者至少由(一个或多个)目标脑部区的假定(任务诱发)活动的延长时间组成，使得可以在块中的多个图像采集上建立并维持大的信号对比度(相对于控制条件)。因此，可以改进感兴趣对比度的信噪比，并且可以减少试验条件的开始(和/或结束)附近的瞬态效应的效应，例如，减少了对激活流耦合(AFC)响应的精确估计的依赖性。同样，任务和控制块的多次连续迭代可以包括在试验范例中，以进一步改进鲁棒性和灵敏度。
[0009]无论具体的任务范例和fMRI成像协议如何，通常要求被成像对象在努力执行规定任务时的合作。即使特定的任务将仅依赖于脑部的潜意识或自主反应，成像的对象也将可能仍然需要合作，以避免可能阻止检测到感兴趣的细微图像对比度的运动伪影。不遵守规定任务可能以各种方式表现，例如，测试对象对任务相关线索的随机响应或甚至没有响应。这可能容易由对象分心或者甚至睡着造成。
[0010]将清楚地理解，在精神病患者和/或患有严重神经障碍或创伤(例如癫痫、中风、脑膜瘤、神经胶质瘤等)的患者的fMRI检查中，归因于不依从规定任务的问题可能更有问题、更明显和/或更频繁地发生。可能与这样的疾病或状况相关的其他因素可能包括归因于年龄或残疾的执行任务的下降的能力。
[0011]即使考虑到同意的患者通常可能非常有动力遵守测试流程，患有精神或神经系统不良状况的患者可能具有理解广泛可能的任务指令的减少的能力、在执行任务时减少的注意力持续时间、和/或在接收感觉提示时身体困难、在集中注意力和/或准确和/或及时地响应提示以及其他可能的混淆问题方面。此外，在高度有动力遵守测试流程的对象中，该遵守可能影响按需执行的能力，这可能导致假阴性fMRI结果，使得对解释的重要性或置信度可能是困难的。
[0012]本领域已知一些方法来减轻与减少的患者(或测试对象)依从性相关联的问题。例如，如本领域已知的fMRI映射方法可以依赖于对象休息时的自发脑部活动，这常被称为休息状态功能连接fMRI。因此，不同脑部区域中的波动活动之间的相关性模式可以用于评估休息状态下的功能连接和活动，即不要求对象的参与，例如，即使在对象镇静或睡着时。尽管如此，限制是相当清楚的。识别与特定功能相关联的特定脑部区域是困难的，这对许多临床(或研究)目的可能很重要。
[0013]US2015/272669描述了一种使用与功能任务相关的模型将在执行功能任务时从对象采集的fMRI数据分解为任务相关信号和非任务信号的方法。这允许通过根据任务信号生成任务活动图和根据非任务信号生成非任务活动图，将传统事件任务
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相关fMRI的益处(例如，在对感兴趣的功能的特异性方面)与休息状态功能连接fMRI(rs
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fcfMRI)的益处组合。然后可以通过适合的加权来组合这两个映射。这具有以下优点：如果依从性不足以采集有用的任务相关结果，则人们仍然可以依赖于自发激活映射。尽管如此，这并不解决在依从性
不佳的情况下丢失任务相关信息的问题，即使仍然可以从数据集中收集到至少一些信息。
[0014]US2019/159715A1公开了一种系统，其中，确定响应于特定刺激的脑部活动。后续任务可以适于考虑实际测量的脑部活动。换句话说，原始的脑部活动测量基本上是确定最佳任务设置的校准。
[0015]WO2010/053976A2公开了向患者施用神经制剂以改进神经反馈训练的功效。在制剂的影响下执行任务时采取对患者的fMRI，并且患者被示出为脑部活动的结果作为神经反馈。
[0016]US2014/206982公开了基于在将PET示踪剂引入对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测在功能性磁共振成像检查期间由对象执行的预定测试任务的表现的方法(10)，所述方法包括：
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使用磁共振成像系统(100)来采集(11)所述对象的脑部的功能性磁共振图像的时间序列；
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在对所述时间序列的所述采集期间经由感觉刺激源(120)向所述对象提供(12)至少一个感觉刺激，以提示所述对象执行所述预定测试任务和/或根据所述预定测试任务来诱发预期的脑部活动；
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在提供所述感觉刺激之后确定(13)至少一个活动度量，所述至少一个活动度量指示由图像的所述时间序列成像的所述对象的脑部中的至少一个预定感兴趣区域中的脑部活动；并且
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当所述至少一个确定的活动度量指示所述预定测试任务的表现不佳和/或对所述预定测试任务的依从性不佳时生成(14)至少一个信号，其中，所述信号是在对所述时间序列的所述采集期间和/或在将所述对象从所述磁共振成像系统移除之前生成的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个信号包括：
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用于通知所述磁共振成像系统(100)的操作者的警报信号，和/或
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针对所述磁共振成像系统的用于延长、暂停、终止和/或重新开始所述采集(11)的指令，和/或
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被提供给所述对象的表现反馈信号。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，所述至少一个信号包括：
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注释信息，其用于与所采集(11)的功能性磁共振图像的时间序列一起存储，使得在所述采集(11)之后分析所述时间序列时能够考虑所确定(13)的至少一个活动度量在所述时间序列的时间跨度上的演变；和/或
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在整个时间序列上的总体注意力或分心和/或依从性的度量，所述度量用于规划具有相同或相似测试任务设计和/或针对相同对象群体的未来功能性磁共振成像检查。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在对所述时间序列的所述采集(11)期间的不同时间处向所述对象提供(12)多个感觉刺激，其中，在所述采集期间的不同时间处并与所述不同时间相关地重复地确定(13)所述活动度量，并且其中，所述信号是当最新近确定的活动度量指示表现不佳和/或依从性不佳时和在最新近确定的活动度量指示表现不佳和/或依从性不佳的时间处生成(14)的。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，确定(13)所述活动度量包括：将在假定所述刺激在所述脑部中的效应不存在时采集的所述时间序列的至少一个第一图像与在假定所述刺激在所述脑部中的直接或间接效应存在时采集的所述时间序列的至少一个第二图像进行比较。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，提供(12)所述感觉刺激包括：显示视觉提示，发射听觉提示，提供触摸感觉和/或提供另一类型的感觉刺激，其中，针对至少一个感兴趣区域来确定(13)所述活动度量，所述至少一个感兴趣区域包括：感觉脑区、初级视觉皮层、听觉皮层、躯体感觉皮层和/或其部分和/或其组合，针对所述至少一个感兴趣区域，所述感觉刺激引起神经激活。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：在采集(11)所述时间序列之前提
供(22)所述预定测试任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：