[发明专利]一种基于静息态功能磁共振的术前脑功能网络定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像处理辅助技术，是一种基于静息态脑功能成像的独立成分分析结果的功能网络自动化筛选方法，用于神经外科术前定位的脑功能网络自动识别。

背景技术

颅内肿瘤包括原发性脑瘤和转移瘤，约占全身肿瘤的5％，占儿童肿瘤的70％。由于其膨胀的浸润性生长，在颅内占据一定空间时，不论其性质是良性还是恶性，都势必使颅内压升高，压迫脑组织，导致中枢神经损害，危及患者生命。颅内肿瘤的首要治疗方法是脑外科手术，原则是最大限度的保留神经功能的情况下做到肿瘤尽可能的全切除。目前，脑瘤手术已由单纯的利用解剖信息向结合功能定位信息转化，后遗症发生率显著降低。由此可见，准确、可靠的功能区定位极为重要，是“事先预知、术中把握”的有效保证。术前利用任务态功能磁共振进行特定脑功能区定位，在美国已获得FDA批准并常规用于临床辅助评估。

基于脑功能影像特别是功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)的术前定位研究已经成为需手术的脑肿瘤病人的重要的术前评估手段，可基于定出的功能区保护患者重要的功能，并辅助肿瘤最大化切除。传统fMRI术前定位依赖患者执行特定任务，而大部分患者无法很好执行任务或者不愿配合。这将导致激活结果不准确，给基于任务态fMRI的术前定位的可靠性带来了问题。利用静息态fMRI(resting-state fMRI,rs-fMRI)进行功能连接分析从而找出重要的功能网络，可以在患者不用执行任务的前提下进行功能定位，简单易行，容易在各大医院推广使用，被认为是任务fMRI定位的有效补充。

目前，国际上主要的术前定位手段还是任务态fMRI，采用静息态fMRI进行术前定位的研究非常初步，到目前为止仅仅有6篇。而且绝大多数都是种子点功能连接计算方法得到的术前功能定位结果。Liu et al.,(2009)利用种子点功能连接定位了6例患者的运动网络；Zhang et al.,(2010)利用种子点功能连接提取了4例肿瘤病人的感觉运动网络；Bottger et al.,(2011)利用种子点功能连接做了8例病人的默认网络、运动网络、语言网络、背侧注意网络。这些研究虽然体现了静息态fMRI术前定位的可行性，但是研究样本量都非常有限(小于10人)；而且，种子点功能连接计算方法对噪声很敏感，对种子点的位置确定也很敏感，噪声较大情况下或者种子点位置很难确定的情况下，该方法受到严重制约。此外，目前为止，功能区定位仅仅停留在运动功能区定位研究上。对于肿瘤特别是非恶性肿瘤的切除术来说，除了保留运动功能区，语言功能区的保护同样是非常重要的目标。国际上最前沿的术前定位研究表明，仅仅局限于特定脑功能网络的定位远远不够，离“最大限度保留神经功能”尚有距离。多功能系统术前综合定位是未来的趋势。

目前的静息态fMRI的分析方法主要有两种，一种是种子点功能连接的分析方法，另外一种是独立成分分析法(Independent component analysis,ICA)，这种方法可以将4维静息态fMRI数据根据空间独立的假设进行盲源分解，结果可以得出各种功能网络。但是，如何从中挑选感兴趣的脑功能网络(如语言网络)仍无可靠、客观、科学的方法；另外，ICA分解结果受模型阶数(即成分数)定义影响很大。传统虽然有基于数据和信息论的方法估计模型阶数，但是现在越来越受研究者的诟病，因为估计的模型阶数很难说是“准确”的。模型阶数不同，得到的功能网络不同，到底什么样的模型阶数能够得到最佳结果，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足，本发明提供一种简便易行的、自动化的基于静息态功能磁共振的术前脑功能网络定位方法，同时解决种子点难以定义，噪声问题、无法多功能网络共同定位、无法合理优化模型阶数、无法自动识别成分的问题。

为实现上述目的，本发明方法采取以下步骤：

步骤(1).对无磁共振禁忌症的病患进行结构磁共振扫描，得到结构磁共振成像数据；然后判断该病患是否可以接受任务态功能磁共振扫描，若是则进行步骤(2),若否则进行步骤(9)；

所述的磁共振禁忌症是指体内有金属植入物或电子植入物，或患有幽闭恐惧症，或无法仰躺，或有在金属环境工作的经历；

可以接受任务态功能磁共振扫描的病患是指病患可以在磁共振中顺利配合完成一定时间的简单任务如图片命名，双手握拳运动等；