[发明专利]基于定量磁化率成像人脑灰质核团概率图谱的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于定量磁化率成像人脑灰质核团概率图谱的构建方法，包括以下步骤：使用磁共振成像设备采集数据；将被试的定量磁化率图像配准到标准空间即MNI空间中；在配准后的标准空间的磁化率图上手工勾画出大脑深层灰质核团区域，并按照不同重叠比例制作不同概率图谱；在用于评价的磁化率图像中，对不同概率图谱的自动分割结果与手工勾画的金标准进行相似度和覆盖率值的测量，取相似度达到峰值时的重叠比例的图谱构建最终的概率图谱。本发明构建的概率图谱对大脑深层灰质核团的自动分割可以避免手工勾画引入的人为差异，核团分割结果准确性较高，优于现有的AAL和JH图谱；而且比手工勾画的方法节约时间，提高图像分析工作的效率。

技术领域

本发明属于磁共振成像技术领域，尤其是基于定量磁化率成像的人脑深层灰质核团概率性图谱的构建方法。

背景技术

三维立体脑图谱可为大脑成像数据分析提供有用的解剖参考，通过被试与脑模板之间的自动配准，脑图谱可有效将被试大脑分割成相应的感兴趣区。人脑的结构和功能复杂多样，每部分都有其特异性。空间标准化能够减小个体间大脑解剖结构的差异，因此它是人脑图谱研究中一个重要的步骤。目前，磁共振研究广泛采用的大脑图谱源于T1加权图像，如Talairach和Tournoux图谱、基于Colin27模板的自动解剖标记(AAL)图谱等。

随着高场磁共振成像技术的发展，定量磁化率成像提供了一种新颖的对比机制，它利用一般磁共振成像技术舍弃的相位信息得到局部磁场变化特性，再通过复杂的场到源反演计算，可直接得到定量磁化率分布图。大脑磁化率图像的对比机制主要来源于含铁的深部灰质核团和含髓磷脂的白质，对于深部核团来说其对比度非常好。最近来自JohnsHopkins大学的研究团队制作了一个基于定量磁化率图的大脑图谱(JH图谱)，但是其图谱是基于单个被试的大脑，不能充分反映大量正常大脑的解剖结构的多样性。

发明内容

本发明的目的是为了解决自动分割大脑深层灰质核团问题而提出的一种基于定量磁化率成像技术创建一种深层灰质核团自动分割测量图谱的构建方法，该方法采用一组被试的高分辨率定量磁化率图像创建一个新的概率性大脑深层灰质核团分割图谱，该图谱可以作为一个有用的模板自动进行大脑深层核团的识别以及进行大数据的组分析测量。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于定量磁化率成像人脑深层灰质核团概率性图谱的构建方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：招募一批健康被试，随机选取其中一部分被试作为图谱制作对象，其余被试作为后期检验图谱评价的对象；

步骤2：使用磁共振成像设备采集数据及对数据进行重建得到定量磁化率图像；

步骤3：将所有被试的定量磁化率图像配准到标准空间即MNI空间中；

步骤4：在所有图谱制作对象被试配准后的标准空间的磁化率图上，手工勾画出大脑深层灰质核团区域，并按照不同重叠比例制作不同概率图谱；

步骤5：在用于图谱评价对象被试配准后的标准空间的磁化率图像中，由两位研究者手工勾画得到大脑深层灰质核团区域；

步骤6：采用步骤4得到的不同概率图谱对用于图谱评价对象被试的磁化率图像进行自动分割，并将自动分割得到的核团与步骤5中两位研究者手工勾画得到的核团即金标准，进行相似度和覆盖率值的测量，取相似度达到峰值时的重叠比例的图谱构建最终的概率图谱。

本发明的方法中，步骤3所述将被试的定量磁化率图像配准到标准空间中，具体包括以下步骤：

步骤a1：将被试矢状位高分辨T1结构像重建为横断位，并去除头皮、头盖骨，提取脑组织部分；

步骤a2：对被试的模图进行去除头皮、头盖骨，提取脑组织部分；