[发明专利]近红外脑成像图谱识别方法

说明书

本公开揭示了一种近红外脑成像图谱分析方法，包括：提取认知任务刺激下患者前额标定脑区的多个通道的脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白相对浓度的单一通道全时序图谱数据，依据所述图谱数据构建脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的检测曲线；针对所述检测曲线进行采样，将检测总时间T作为横轴进行分区采样，并在纵轴做归一化处理，得到最终数据集；依据标准图谱曲线构建神经网络算法模型，将多个通道的所述最终数据集分别输入神经网络算法模型，判定标准图谱在多个通道对应的检测曲线中所占的比重，依据预设比重与多个标准图谱的预设对应关系，得出判定结果。本发明提供的近红外脑成像图谱分析方法，可为临床诊断提供参考。

技术领域

本发明涉及一种图像识别方法，特别是涉及近红外脑成像图谱识别方法。

背景技术

近红外光光谱分析仪(Near-infrared spectroscopy,NIRS)利用两种近红外光与脑组织中脱氧血红蛋白(Deoxygenate Hemoglobin,a.k.a.Deoxy-Hb)和氧合血红蛋白(Oxygenate hemoglobin,Oxy-Hb)之间的吸收和散射关系，可以让研究者以非入侵式的方式，定量观察脑皮层组织中Oxy-Hb和Deoxy-Hb的相对浓度变化，进而间接反映大脑活动。进入上世纪80年代后，由于光纤技术的发展，NIRS逐渐进入医学领域。1985年Farrari及其同事报导了第一例应用近红外光光谱分析仪定量测量人体大脑血氧的研究。后来研究者开始用功能性近红外光光谱分析(fNIRS)来进行相关医学论述，目前临床方面的研究已有近30年的历史。

近十年来，NIRS广泛应用于精神疾病大脑皮层功能障碍的研究。与其他神经功能影像，如PET、SPECT、fMRI等技术相比，NIRS虽然限于观察到探头下约2cm的脑皮层的功能活动，但是具有相对轻便简洁，测量条件易满足及时间分辨率高的优点，允许受试者在比较舒适的环境下接受测试，使其在相对自然的条件下保持静息或执行任务，因此能获得比较真实的数据。

近年来，功能影像的研究证实抑郁症患者额、颞叶血流灌注异常。有关抑郁症的功能性磁共振(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)文献认为，抑郁症患者的左额叶、颞叶、杏仁核扣带回等处的血流量均有所减低，在给予刺激、脑功能激活后检查显示原来的低代谢率和低血流灌注区会有所改善。大量PET和SPECT研究发现，抑郁症患者急性期前额叶皮质血流显著减少，导致神经元营养不良而使得抑郁症状明显。

国外学者利用NIRS证实抑郁症患者大脑皮层功能异常，由于选取病例的严重程度、研究方法不同，结果显示大脑皮层激活程度降低的具体范围有所不同，虽尚未有一致的结果，但大多数研究结果显示前额叶及相邻颞叶功能低下。该现象为后来进行的大量临床研究指明了方向。

言语流畅性任务(Verbal Fluency Task,VFT)是通过在有效时间内和规定类别中产生词语的数量来测量被测者前额叶大脑活动的一种刺激任务。其主要涉及记忆信息的提取速度和注意能量。文献报导言语流畅性与中央执行系统关系十分密切，部分研究支持VFT主要与额叶功能有关。VFT广泛应用于评估精神障碍患者认知功能缺陷的研究，2008年日本学者Hiroaki Hori等认为对于一系列对于精神障碍有用的任务中，音韵相关VFT在NIRS中最能有效地激活前额叶。

更多基础研究表明，正常状态下，脑区神经元活动使该区域的耗氧量增加，同时脑血容量及血流量携带大量氧合血红蛋白，使局部氧合血红蛋白浓度明显增加，脱氧血红蛋白浓度则伴随氧合血红蛋白浓度波动，总血红蛋白浓度上升，血氧饱和度上升，该脑区处于高含氧浓度血流灌注状态。而病理状态下，脑区神经元活动使该区域的耗氧量增加，脑血容量及血流量增加不明显或轻微下降，无大量氧合血红蛋白供给，使局部脱氧血红蛋白浓度上升，氧合血红蛋白浓度波动或下降，总血红蛋白浓度下降，血氧饱和度下降，该脑区处于低含氧浓度血流灌注状态。这两种状态可以通过VFT等认知刺激任务有效地在大脑皮层前额叶再现。