[发明专利]一种脑神经纤维的空间绘制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及脑神经纤维的研究，是脑神经纤维的空间绘制方法与系统。

背景技术

弥散加权磁共振成像(DW-MRI)技术能够无创的追踪脑白质神经纤维结构，为脑白质研究和脑区连通性的探索提供重要信息。其纤维追踪成像是利用脑白质水分子的弥散效应对脑白质纤维束进行追踪重建纤维的三维结构，并且可以直观地显示脑白质神经纤维的走向，受到相关研究者的重点关注。

扩散张量成像(DTI)方法估计水分子扩散方向的概率分布，来跟踪踪纤维方向。但是，当遇到多条纤维交叉经过一个体素的情况时，DTI方法不能完整表达出纤维的交叉或合并的细节信息。鉴于DTI方法本身的缺陷，高角度分辨率扩散成像(HARDI)技术被提出并解决了体素内存在多根纤维交叉或合并而不能表示的问题。另一方面，不能简单直接地将脑神经纤维的空间向量场信息直接转换为颜色信息，这样会产生理解误区，不利于脑神经纤维的空间探索。

综上所述，为了更好地展示脑神经纤维，需要在空间内绘制脑神经纤维。合理的颜色映射可以展示更多脑神经纤维的属性信息；自然的交互手段能够提升用户对脑神经纤维的空间探索时的感知。如何对脑神经纤维进行颜色映射，优化用户交互效果，提升脑神经纤维绘制展示实时性是需要解决的问题。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种实时性高，交互效果强的脑神经纤维空间绘制方法与系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种脑神经纤维的空间绘制方法，包括以下步骤：

步骤1，导入数据，建模并跟踪脑神经纤维的路径；

步骤2，用脑神经纤维的颜色来表示其空间方向场信息，计算脑神经纤维上每两个相邻节点间的方向向量并映射至颜色空间；使得脑神经纤维因走向的变化呈现颜色不同，从而加强脑神经纤维的空间感知效果；

步骤3，脑神经纤维路径跟踪结果利用一组节点序列来表示一根脑神经纤维，本方法把一组微小直线段依序连接来拟合一整根脑神经纤维曲线；

步骤4，计算脑神经纤维数据的空间极值并确定场景坐标系的中心原点，并建立基于场景坐标系原点的空间交互方式。

作为优选的一种方案：所述的步骤2)包括以下步骤：

Step2.1  计算脑神经纤维上两个相邻节点(第i个与第i+1个)间的方向向量其公式为：

ni→=(Δxi,Δyi,Δzi)=(xi-xi+1,yi-yi+1,zi-zi+1)---(1)]]>

其中0≤i≤L-1且x_i,y_i,z_i为脑神经纤维上第i个节点对应的xyz空间坐标值，L为该脑神经纤维的节点个数，并规定

Step2.2  将公式(1)得到的方向向量标准化，其公式为：