[发明专利]一种基于近红外脑成像图谱特征的儿童孤独症谱系障碍分析系统

说明书

本发明公开了一种基于近红外脑成像图谱特征的儿童孤独症谱系障碍分析系统，包括：第一步骤，通过一种环形近红外脑成像采集方案，对大规模正常儿童和孤独症谱系障碍儿童分别采集其静息态近红外脑成像数据；第二步骤，计算任意两通道血红蛋白变化水平时间序列的相位同步系数，建立同步网络；第三步骤，对正常儿童和孤独症谱系障碍儿童这两类人群的复杂网络，计算网络特征参数，并进而获得训练数据样本集和测试样本集；第四步骤，对正常儿童和孤独症谱系障碍儿童这两类人群的训练数据样本集和测试样本集按照标准的前向神经网络结构设计技术获得模式分类器；第五步骤，利用第四步骤获得的模式分类器最终实现对儿童患孤独症谱系障碍风险的诊断结果。

技术领域

本发明涉及一种基于近红外脑成像图谱特征的儿童孤独症谱系障碍分析系统，属于医学诊断的技术领域。

背景技术

孤独症谱系障碍(Autism spectrum disorder，ASD)是一组以社交障碍、语言交流障碍、兴趣或活动范围狭窄以及重复刻板行为为主要特征的神经发育性障碍。ASD已成为世界公共卫生和教育领域的严重挑战，严重危害儿童身心健康，如果不能获得康复，可造成终生残疾，影响患者终生的身心健康、社会交往、学习、生活、就业，给家庭和社会也造成了严重的负担。

揭示孤独症谱系障碍儿童的神经发育特征对研究者而言是一项极大的挑战，这是因为：第一，这些患儿通常不愿意躺在幽闭的空间里接受脑影像扫描，因此会产生过度的头动从而导致数据采集的失败；第二，这类患儿通常具有不同程度的语言、认知和社会技能缺陷，以至他们无法有效地配合与完成实验者所设计的测试任务，进而受到行为表现成绩的影响而导致无法与正常对照组匹配。

近二十多年来，一种新的影像学技术——近红外光谱成像技术——的出现为研究者探究临床神经发育机制的研究提供了新的契机。近红外光谱成像技术是一种借助近红外光检测大脑皮层血红蛋白浓度变化的非侵入性脑成像技术，它对实验参与者的头动不是非常敏感，可以在运动情况下和开放空间内进行数据采集，另外，较之功能核磁共振(fMRI)，它具有较高的时间分辨率、成本较低、且使用起来安全便携，较之脑电(EEG)，它又有较好的空间分辨率。因此，近红外光谱成像技术被认为是研究儿童和临床人群的一种行之有效的脑成像技术。所以，一些研究者近年来开始探索利用近红外光谱成像技术来分析孤独症患者大脑功能网络的特征。但即便如此，对于儿童孤独症谱系障碍的鉴别目前仍只要处于理论分析阶段，未得到临床可以应用的结论。

本发明建立在脑网络分析和模式识别理论基础之上，利用适合孤独症谱系障碍儿童的近红外脑成像技术，通过一种覆盖了两侧额叶、颞叶和枕叶这六个脑区共44个通道的环形近红外脑成像采集方案，获得大规模正常儿童和孤独症谱系障碍儿童分别采集其静息态近红外脑成像数据，建立了适合孤独症谱系障碍儿童识别的网络特征参数和模式分类器，辅助医疗工作者完成儿童孤独症谱系障碍的初步诊断。

发明内容

本发明提供一种基于近红外脑成像图谱特征的儿童孤独症谱系障碍分析系统，辅助医疗工作者完成儿童孤独症谱系障碍的初步诊断。

具体地，为了实现上述目的，本发明公开了一种基于近红外脑成像图谱特征的儿童孤独症谱系障碍分析系统，包括以下模块：

数据采集模块：具体如下，

第一步骤，通过一种环形近红外脑成像采集方案，对大规模正常儿童和孤独症谱系障碍儿童分别采集其静息态近红外脑成像数据；

第二步骤，对正常儿童和孤独症谱系障碍儿童这两类人群的静息态影像数据，建立复杂网络；

数据分析模块：具体如下，第三步骤，对正常儿童和孤独症谱系障碍儿童这两类人群的复杂网络，分别计算网络特征参数，并进而获得训练数据样本集和测试样本集；

第四步骤，对正常儿童和孤独症谱系障碍儿童这两类人群的训练数据样本集和测试样本集按照标准的前向神经网络结构设计技术获得模式分类器；