[发明专利]具有实时反馈和任务更新功能的脑功能实验任务刺激系统

摘要

本发明公开了一种具有实时反馈和任务更新功能的脑功能实验任务刺激系统。包括计算平台，实时检测定位大脑功能区、实时监测脑功能成像图像质量和检测并反馈大脑当前任务响应水平；计算平台设有目标大脑区域定位模块、数据质量监测模块、任务水平检测模块和反馈模块；设有数据采集及实时传输模块，原始功能磁共振图像经磁共振扫描仪采集重建后传输至计算平台；还设有任务更新模块，通过比较判断触发控制脑功能刺激仪呈现新的实验任务材料。本发明能提高对大脑特定区域活跃水平的统计判断的效率，缩短脑功能信号采集的总时间，对提高临床病人的脑功能活动扫描效率和功能区的快速定位有很好的实际意义，也可应用于与脑功能区检测相关的神经科学研究。

主权项

1.一种具有实时反馈和任务更新功能的脑功能实验任务刺激系统，包括用于进行实验任务材料呈现的脑功能刺激仪和用于检测脑功能成像的磁共振扫描仪，其特征在于：还包括用于处理脑功能成像来获得当前任务响应水平数据的计算平台，脑功能刺激仪经计算平台和磁共振扫描仪连接，在实验任务材料呈现过程中计算平台进行实时检测定位大脑功能区、实时监测脑功能成像图像质量、检测大脑当前任务响应水平和反馈的处理；并且在脑功能刺激仪设有用于进行实验任务材料呈现无缝切换的任务更新模块，任务更新模块根据反馈获得的受试者任务响应水平来控制触发控制脑功能刺激仪呈现新的实验任务材料；所述的磁共振扫描仪内设有：数据采集及实时传输模块，用于磁共振扫描仪采集和传输任务实验时受试者的原始功能磁共振图像数据：数据采集及实时传输模块将磁共振扫描仪采集到的各个时刻的数据重建得到原始功能磁共振图像，并实时传输至计算平台；所述的计算平台内设有：目标大脑区域定位模块，用于根据标准数据库或功能定位扫描划定单个感兴趣区域或由多个区域联合组成的感兴趣网络，供任务水平检测模块根据感兴趣区域或者感兴趣网络提取脑功能成像信号；数据质量监测模块，用于根据用户需求对原始功能磁共振图像数据进行预处理，并进行综合评估然后将综合评估结果可视化呈现；任务水平检测模块，用于实时检测分析预处理后的原始功能磁共振图像数据，计算当前大脑的任务响应水平；所述的任务水平检测模块，根据研究对象的不同分为全脑分析和仅限于感兴趣区域或者感兴趣网络的感兴趣区分析：a)全脑分析根据预先设计的任务实验范式与血液动力学响应函数进行卷积计算得到理想实验响应函数，然后在任务扫描进程中以TR为间隔计算每个体素的时间序列与其对应时长的理想实验响应函数之间的相关性，获得不断更新的全脑相关性统计参数图，进而获得大脑当前任务响应水平；或者是，通过模式识别算法来检测大脑当前任务响应状态，先根据已知的实验样本数据训练出判别模型，然后在任务扫描进程中以TR为间隔，利用判别模型来判别全脑体素信息获得大脑当前任务响应水平；b)感兴趣区分析使用感兴趣区域或者感兴趣网络的平均信号强度随时间的波动情况计算大脑当前任务活动水平；所述的脑功能刺激仪内设有：任务更新模块，将由计算平台检测获得的受试者任务响应水平或者由反馈模块直观呈现的受试者任务响应水平与预先设定的实验设计阈值进行比较，判断是否触发控制脑功能刺激仪呈现新的实验任务材料，从而实现实验任务材料呈现的无缝切换。