[发明专利]一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法

权利要求书

1.一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法，其特征在于：包括下列步骤：

S1、读取弥散张量磁共振成像DTI图像和结构磁共振成像T1图像：读取两组数据，一组为人类的磁共振图像，另一组为猕猴的磁共振图像，人类的磁共振图像包含格式均为.nii.gz的脑部DTI图像和T1图像，猕猴的磁共振图像包含格式均为.nii.gz的脑部DTI图像和T1图像；

S2、对步骤一中的图像进行预处理：利用数据预处理方法，分别对人类和猕猴的DTI图像以及T1图像进行预处理操作；

S3、图像配准及感兴趣区域提取：利用图像配准方法，结合T1图像，将人类与猕猴的标准图谱配准至预处理后的DTI图像上，对感兴趣区域进行提取；

S4、构建跨物种参照系：利用概率纤维束追踪，分别在人类和猕猴的个体上追踪共有的32条白质纤维束，作为跨物种参照系；

S5、个体水平上构建结构连通性关系：分别从人类和猕猴的白质纤维束到感兴趣区域进行概率纤维束追踪，分别生成人类和猕猴的结构连通性关系；

S6、跨物种比较：利用跨物种比较公式，对S5所构建的人类和猕猴结构连通性关系进行种内一致性分析，种内一致性系数大于0.6，对所构建的人类和猕猴结构连通性关系进行种间同源性相似性度量。

2.根据权利要求1所述的一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法，其特征在于：所述S3中的图像配准方法为：包括下列步骤：

S3.1、将个体DTI像线性配准至个体T1结构像，保存配准过程中生成的变形矩阵，并将变形矩阵进行转置，得到个体T1结构像到个体DTI像的变形矩阵；

S3.2、将个体T1结构像线性配准到MNI标准空间上并获得变形矩阵文件，参照变形矩阵将个体T1结构像配准到MNI标准影像空间并得到形变场文件，逆转形变场文件得到MNI标准影像空间到个体T1结构像的形变场文件；

S3.3、将从MNI标准影像空间到个体T1结构像的形变场文件与个体T1结构像到个体DTI像的变形矩阵联合起来，得到从个体MNI标准空间到个体DTI像的形变场文件；

S3.4、通过个体MNI标准空间到个体B0像的变形场文件，将脑图谱配准到个体DTI像弥散空间上，得到基于个体弥散空间的脑图谱。

3.根据权利要求1所述的一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法，其特征在于：所述S4中构建跨物种参照系的方法为：包括下列步骤：

S4.1.1、依据图像配准的结果，分别将白质纤维束的Seed Mask、Target Mask、ExcludeMask等感兴趣区域配准到个体上；

S4.1.2、从Seed Mask到Target Mask进行概率纤维束追踪，其中人类和猕猴的概率纤维流线分别设置为5000次和50000次，得到基于个体水平的白质纤维束；

S4.1.3、为确保白质纤维束的可靠性，减少假阳性连接，使用P0.04％的经验值来阈值化得到的追踪结果，最后得到32条白质纤维束的连接主干，并以此作为两个物种的公共参照系。

4.根据权利要求1所述的一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法，其特征在于：所述S4中构建结构连通关系的方法为：包括下列步骤：

S4.2.1、对人类的脑部DTI图像从白质纤维束参照系到脑区进行概率纤维束追踪，纤维流线设置为5000次，得到人类的主要白质纤维束同脑区的体素级连通性矩阵；对猕猴的脑部DTI图像从白质纤维束参照系到脑区进行概率纤维束追踪，纤维流线设置为50000次，得到猕猴的主要白质纤维束同脑区的体素级连通性矩阵；

S4.2.2、分别对人类和猕猴的体素级连通性矩阵进行降维操作，即将体素级连通性矩阵按行与按列取平均，将得到的值作为纤维束到脑区的连通强度值；

S4.2.3、将人和猕猴的纤维束到脑区的连通强度值拼接起来，得到人类和猕猴结构连通性关系。

5.根据权利要求1所述的一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法，其特征在于：所述S5中体素级连通性矩阵的降维操作具体计算公式为：

所述i和j表示白质纤维束与脑区的两个体素，所述X_ij表示两个体素间的连通强度值，所述m和n表示纤维束与脑区的体素个数。

6.根据权利要求1所述的一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方法，其特征在于：所述S6中跨物种比较的公式为：

所述k表示待比较的个体的数量，所述p、q表示两个待比较的指纹图，所述σ_i表示第i个脑区同白质纤维束的结构连通关系中的内部方差，所述σ_x表示所有个体连通性关系的方差，所述n是指纹图中目标区域的个数，所述pi、qi分别表示p、q两个待比较的连通指纹图中第i个目标区域的连接值。