[发明专利]基于磁共振弥散张量脑影像的新生儿脑发育定量分析方法

说明书

本发明公开了一种基于磁共振弥散张量脑影像的新生儿脑发育定量分析方法，包括：A、对新生儿DTI图像进行预处理的步骤；包括数据格式转换、图像校正以及脑组织提取；B、进行弥散张量参数计算的步骤；C、将FA图像配准到MNI标准空间并计算其平均FA图像；D、对平均FA图像进行对称性处理的步骤；E、对经过对称处理的所述平均FA图像，提取FA骨架；F、将每个被试的FA图像投射到对称的FA骨架中，获取每个被试的FA骨架图；G、将左、右脑同源等位体素的FA值相减，得到其差值的绝对值。采用本发明的方法，基于DTI图像对脑白质非对称指标进行定量计算，以实现对新生儿脑发育情况的定量分析。

技术领域

本发明涉及医学影像和磁共振影像(MRI)图像处理技术，尤其涉及一种基于磁共振弥散张量脑影像的新生儿脑发育定量分析方法。

背景技术

磁共振影像(MRI)扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)，临床上也称为弥散张量成像。DTI的原理是通过测量组织内水分子扩散的程度和方向，间接观测脑白质组织的微观结构特性。DTI成像是目前唯一一种能够对活体以无损方式显示脑白质神经纤维束走向的技术，因而被广泛应用于临床和人脑科学研究。其中，脑白质非对称性一般被认为是一种人类大脑发育的生物指标，特别是关于语言和运动控制功能相关的大脑发育。据之前的超声研究发现，这种大脑非对称性早在胎儿还在20～22周的时候就已经表现出来。并且脑白质的非对称性可以反映新生儿大脑发育过程中的髓鞘形成过程。

当前最常用、最可靠的DTI分析技术是采用基于空间统计(Tract-Based SpatialStatistics，TBSS)方法。具体是：通过采用TBSS算法，将被试的扩散张量参数图像经过线性和非线性变换配准到标准空间后，再通过提取基于各向异性分数(FA)骨架并进行扩散张量参数投射的方法。这样，能够解决在常规DTI分析中遇到的脑白质和脑灰质混杂的问题。

通过采用上述TBSS方法提取的基于各向异性分数(FA)骨架图，可用于研究脑白质纤维束完整性。一般认为各向异性分数(FA)值越高，说明纤维束的完整性越高、髓鞘化程度越好。但在能否作为发育指标方面存在非常大的争议，尤其是新生儿发育过程中，伴随着树突分支、突触形成和细胞凋亡，这些现象又会导致FA的降低。

因此，上述这些问题导致目前还没有一个可靠的可用于衡量新生儿脑白质发育情况的定量分析方法及其指标。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于磁共振弥散张量脑影像的新生儿脑发育定量分析方法，通过基于DTI图像对脑白质非对称指标进行定量计算，以此实现对新生儿脑发育情况的定量分析。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于磁共振弥散张量脑影像的新生儿脑发育定量分析方法，包括如下步骤：

A、对新生儿DTI图像进行预处理的步骤；包括数据格式转换、图像校正以及脑组织提取；

B、进行弥散张量参数计算的步骤；

C、将FA图像配准到MNI标准空间并计算其平均FA图像；

D、对平均FA图像进行对称性处理的步骤；

E、对经过对称性处理的所述平均FA图像，提取FA骨架；

F、将每个被试的FA图像投射到对称的FA骨架中，获取每个被试的FA骨架图；

G、将左、右脑同源等位体素的FA值相减，得到其差值的绝对值。

其中：步骤A所述的数据格式转换、图像校正以及脑组织提取过程，具体为：

A1、将磁共振设备产生的原始数据为DICOM格式的图像，先转换为通用的医学图像格式NIFTI；