一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法
专利名称：一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法
技术领域：
本发明属磁共振成像的技术领域，具体的是指一种适用于磁共振成像中获取被试
详细生理信息的方法。
背景技术：
磁共振成像具有无损伤、软组织对比度高、任意方向断层等特点，目前已广泛用于 医学临床诊断，而功能磁共振成像(fMRI)是随着磁共振快速成像技术的发展而出现的新 技术。近年来，基于血氧水平依赖法(BOLD)的功能磁共振成像技术在进行脑功能研究方面 得到了迅速的发展，其以空间和时间分辨率均较高的优势，逐渐成为对活体脑功能生理、病 理活动研究的重要手段之一。 经典的功能磁共振成像所研究的是任务相关的脑激活，研究中所显示的功能脑区 就是由任务状态与无任务的对照状态相减后得出的。而近来的研究发现，即使在清醒闭眼 的静息状态下，人脑也存在着功能活动。静息态功能磁共振成像信号存在低频的自发性振 荡或波动，在远离的两个脑区之间具有时间的同步性，位于O. 1Hz的频率间隔。目前广泛认 同的观点是在静息状态下人脑存在默认功能网络，即扣带回后部皮层、楔前叶、前额叶内 侧皮层。 静息状态脑活动研究是近几年脑功能成像研究的热点，它对以往脑功能成像研究 的某些结果提出了挑战。以往研究都是以无任务的静息状态作为对照，由于大脑在静息状 态同样存在脑功能活动，以此作为对照，显然将会对实验结果产生影响。因此只有了解静息 状态脑活动的本质与规律，才能更合理地解释实验的结果，更科学地进行实验设计。静息状 态脑功能活动本身具有重要的生理意义，它与人类的自我意识以及情景记忆等重要功能密 切相关。需要进一步深人研究静息态脑活动的网络结构与功能特点，它将会对人脑高级意 识以及某些认知疾病的研究具有推动作用。近年来对这一静息态默认功能网络的研究取得 了很大进展。研究者利用不同的分析方法研究了阿尔茨海默病、幻听、注意缺陷多动综合 征、精神分裂症、癫痫等病人的静息态默认功能脑区的活动特点，得出了存在异常的默认功 能网络的观点。 但人体一些生理运动，如心跳和呼吸等，也会导致磁共振成像信号的低频波动，因 此区分人脑自发功能活动和生理运动导致的信号非常重要。为了达到这个目标，必须在采 集静息态磁共振成像数据的同步采集生理活动的详细信号数据，然后在图像分析时利用这 些生理运动信号信息来消除生理运动对功能磁共振信号的影响。另外，磁共振成像中有一 些消除运动伪影的方法也需要得到生理运动信号的详细波形。但在一般的商业磁共振成像 系统中，只提供生理信号的实时显示，不能提供整个扫描过程中的生理信号的详细记录。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种磁共振成像中获取被试 详细生理信息的方法，能在磁共振成像数据采集时同步得到被试各方面的详细生理信息。
本发明目的实现由以下技术方案完成 本发明的技术方案包括数据采集和数据分析处理两个方面 —种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，首先在数据采集时，录制屏幕
实时信号，采集得到生理信息视频文件，根据视频文件读取每帧图像的宽、高、每帧图像的
信息头结构信息，然后从视频文件中读取每一帧图像，再从每一帧图像获取某一时间段的
生理信号，最后组合成整个扫描过程的生理信息数据。 上述数据采集的步骤是 (1)在被试进入磁体前，于被试身体特定部位放置相应的生理监控探测装置；
(2)在屏幕上实时显示生理信息； (3)在采集磁共振成像数据时，同步启动屏幕录制软件，采集实时显示的生理信息 视频； (4)在磁共振成像数据采集完成后，停止屏幕视频录制；
(5)将相应录制的视频保存在文件中。 所述从每一帧图像获取某一时间段的生理信号的具体实施步骤如下
(1)读取每一帧图像信息； (2)得到要获取的生理信息信号显示在纵轴的范围；
(3)根据波形显示的特点得到波形曲线上每一点的坐标； (4)根据所述坐标得到各个时间点的生理信号的具体数字数据，即波形的时序信息。
所述的组合成整个扫描过程的生理信息的具体实施步骤如下
(1)读取每个阶段的波形的时序信息；
(2)对相邻时段的波形信息进行配准； (3)组合得到成整个扫描过程的生理信号的时序信息，对于重叠部分采用平均。
本发明的优点是，方法简单、可靠，无需外加任何硬件，能有效记录、探查被试详细 生理信息，作为临床参考。
图1.实施例中从某一帧视频图像得到的心电波形； 图2.实施例中组合得到的整个扫描过程的生理信息数据的心电波形；
图3.实施例中组合得到的整个扫描过程的生理信息数据的心电波形；
具体实施例方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便 于同行业技术人员的理解 本实施例是从磁共振成像系统上获取心电波形详细信息，所采用的磁共振成像系 统为西门子3.0T磁共振成像系统，型号为MAGNETOM Trio TM，软件版本为VB15。本实施 例采集的磁共振成像数据为静息态功能磁共振成像数据。 本实施例采用的方法是通过录制屏幕实时信号，采集得到生理信息视频文件，然后根据视频文件进行数据处理，最后获得整个扫描过程的详细生理信息数据。
采用的数据采集方法是(1)在被试进入磁体前，于被试胸部放置相应的心电导
联和心电电极；(2)在磁共振成像主机屏幕上实时显示心电ECG信号波形；(3)在采集磁共
振成像数据时，同步启动屏幕录制软件，采集实时显示的生理信息视频，在本实施例中视频
采集速度是5帧/秒；(4)在磁共振成像数据采集完成后，停止屏幕录制；(5)将相应录制的
视频保存在文件中，本实施例中视频文件的存储格式为AVI。 上述采集的磁共振成像数据为静息态功能磁共振成像数据，被试闭眼并平静呼吸 躺在磁体中间，扫描的脉冲序列为梯度回波EPI序列。 数据分析处理方法是(1)根据AVI文件头信息读取每帧图像的宽、高、每帧图像 的信息头结构等信息，本实施例中宽为476个像素，高为480个像素；(2)从AVI文件中读 取每一帧图像，如图l所示；(3)从每一帧图像获取一定时间段的生理信号数据，如图2所 示(横坐标为时间，纵坐标为波形幅度相对值)；(4)组合成整个扫描过程的生理信息数据， 如图3所示，其中横坐标为时间，纵坐标为波形幅度相对值。 上述数据分析处理方法中第三步"从每一帧图像获取一定时间段的生理信号"的 具体步骤如下(l)读取每一帧图像信息；(2)得到要获取的生理信息信号显示在纵轴的范 围；(3)根据波形显示的特点得到波形曲线上每一点的坐标；(4)根据上述坐标得到每个阶 段的生理信号的具体数字数据，即波形的时序信息。
上述第四步"组合成整个扫描过程的生理信息"具体步骤如下 (1)读取每个阶段的波形的时序信息；(2)对相邻时段的波形信息进行配准；(3)
组合得到成整个扫描过程的生理信号的时序信息，对于重叠部分采用平均。 实施例中静息态功能磁共振数据的处理采用AFNI软件，处理过程包括数据预处
理和数据分析两步。数据预处理主要对数据进行头动校正、空间标准化、空间平滑、对时间
信号曲线进行低频滤波。数据分析主要是提取种子区的平均信号强度，然后将其与全脑各
像素信号进行线性相关分析，本实施例设置的种子区为左脑中央沟前回初级运动皮层。图4
为未采用生理波形校正得到的静息态功能性相关连接图，图5为采用本发明获得的生理波
形信息校正后得到的静息态功能性相关连接图。从图5中可见通过本发明获得的生理波
形信息校正，有一部份由于生理运动导致的磁共振信号相关连接(图4中圆圈内)就被过
滤掉了，因此得到更加准确的来源于人脑默认功能网络的功能性相关连接图。
权利要求
一种磁共振成像中获取被试生理信息的方法，其特征在于首先在数据采集时，通过录制屏幕实时生理信号采集得到生理信息视频文件，然后根据视频文件读取每帧图像的宽、高、每帧图像的信息头结构信息，并从视频文件中读取每一帧图像，再从每一帧图像获取某一时间段的生理信号，最后组合成整个扫描过程的生理信息数据。
2. 如权利要求1所示的一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，其特征在于 所述数据采集的具体步骤是(1) 在被试进入磁体前，于被试身体特定部位放置相应的生理监控探测装置；(2) 在屏幕上实时显示生理信息；(3) 在采集磁共振成像数据时，同步启动屏幕录制软件，采集实时显示的生理信息视频；(4) 在磁共振成像数据采集完成后，停止屏幕视频录制；(5) 将相应录制的视频保存在文件中。
3. 如权利要求1所示的一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，其特征在于所述从每一帧图像获取某一时间段的生理信号的具体实施步骤如下(1) 读取每一帧图像信息；(2) 得到要获取的生理信息信号显示在纵轴的范围；(3) 根据波形显示的特点得到波形曲线上每一点的坐标；(4) 根据所述坐标得到各个时间点的生理信号的具体数字数据，即波形的时序信息。
4. 如权利要求1所示的一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，其特征在于 所述的组合成整个扫描过程的生理信息的具体实施步骤如下(1) 读取每个阶段的波形的时序信息；(2) 对相邻时段的波形信息进行配准；(3) 组合得到成整个扫描过程的生理信号的时序信息，对于重叠部分采用平均。
全文摘要
本发明属磁共振成像的技术领域，具体的是指一种适用于磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，提供了一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，能在磁共振成像数据采集时同步得到被试各方面的详细生理信息。首先在数据采集时，录制屏幕实时信号，采集得到生理信息视频文件，根据视频文件读取每帧图像的宽、高、每帧图像的信息头结构信息，然后从视频文件中读取每一帧图像，再从每一帧图像获取某一时间段的生理信号，最后组合成整个扫描过程的生理信息数据。本发明方法简单、可靠，无需外加任何硬件，能有效记录、探查被试详细生理信息，作为临床参考。
文档编号G01R33/48GK101711672SQ200910303538
公开日2010年5月26日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者李建奇, 范明霞, 裴孟超, 门卫伟, 陈伟波 申请人:华东师范大学
技术领域：
本发明属磁共振成像的技术领域，具体的是指一种适用于磁共振成像中获取被试
详细生理信息的方法。
背景技术：
磁共振成像具有无损伤、软组织对比度高、任意方向断层等特点，目前已广泛用于 医学临床诊断，而功能磁共振成像(fMRI)是随着磁共振快速成像技术的发展而出现的新 技术。近年来，基于血氧水平依赖法(BOLD)的功能磁共振成像技术在进行脑功能研究方面 得到了迅速的发展，其以空间和时间分辨率均较高的优势，逐渐成为对活体脑功能生理、病 理活动研究的重要手段之一。 经典的功能磁共振成像所研究的是任务相关的脑激活，研究中所显示的功能脑区 就是由任务状态与无任务的对照状态相减后得出的。而近来的研究发现，即使在清醒闭眼 的静息状态下，人脑也存在着功能活动。静息态功能磁共振成像信号存在低频的自发性振 荡或波动，在远离的两个脑区之间具有时间的同步性，位于O. 1Hz的频率间隔。目前广泛认 同的观点是在静息状态下人脑存在默认功能网络，即扣带回后部皮层、楔前叶、前额叶内 侧皮层。 静息状态脑活动研究是近几年脑功能成像研究的热点，它对以往脑功能成像研究 的某些结果提出了挑战。以往研究都是以无任务的静息状态作为对照，由于大脑在静息状 态同样存在脑功能活动，以此作为对照，显然将会对实验结果产生影响。因此只有了解静息 状态脑活动的本质与规律，才能更合理地解释实验的结果，更科学地进行实验设计。静息状 态脑功能活动本身具有重要的生理意义，它与人类的自我意识以及情景记忆等重要功能密 切相关。需要进一步深人研究静息态脑活动的网络结构与功能特点，它将会对人脑高级意 识以及某些认知疾病的研究具有推动作用。近年来对这一静息态默认功能网络的研究取得 了很大进展。研究者利用不同的分析方法研究了阿尔茨海默病、幻听、注意缺陷多动综合 征、精神分裂症、癫痫等病人的静息态默认功能脑区的活动特点，得出了存在异常的默认功 能网络的观点。 但人体一些生理运动，如心跳和呼吸等，也会导致磁共振成像信号的低频波动，因 此区分人脑自发功能活动和生理运动导致的信号非常重要。为了达到这个目标，必须在采 集静息态磁共振成像数据的同步采集生理活动的详细信号数据，然后在图像分析时利用这 些生理运动信号信息来消除生理运动对功能磁共振信号的影响。另外，磁共振成像中有一 些消除运动伪影的方法也需要得到生理运动信号的详细波形。但在一般的商业磁共振成像 系统中，只提供生理信号的实时显示，不能提供整个扫描过程中的生理信号的详细记录。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种磁共振成像中获取被试 详细生理信息的方法，能在磁共振成像数据采集时同步得到被试各方面的详细生理信息。
本发明目的实现由以下技术方案完成 本发明的技术方案包括数据采集和数据分析处理两个方面 —种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，首先在数据采集时，录制屏幕
实时信号，采集得到生理信息视频文件，根据视频文件读取每帧图像的宽、高、每帧图像的
信息头结构信息，然后从视频文件中读取每一帧图像，再从每一帧图像获取某一时间段的
生理信号，最后组合成整个扫描过程的生理信息数据。 上述数据采集的步骤是 (1)在被试进入磁体前，于被试身体特定部位放置相应的生理监控探测装置；
(2)在屏幕上实时显示生理信息； (3)在采集磁共振成像数据时，同步启动屏幕录制软件，采集实时显示的生理信息 视频； (4)在磁共振成像数据采集完成后，停止屏幕视频录制；
(5)将相应录制的视频保存在文件中。 所述从每一帧图像获取某一时间段的生理信号的具体实施步骤如下
(1)读取每一帧图像信息； (2)得到要获取的生理信息信号显示在纵轴的范围；
(3)根据波形显示的特点得到波形曲线上每一点的坐标； (4)根据所述坐标得到各个时间点的生理信号的具体数字数据，即波形的时序信息。
所述的组合成整个扫描过程的生理信息的具体实施步骤如下
(1)读取每个阶段的波形的时序信息；
(2)对相邻时段的波形信息进行配准； (3)组合得到成整个扫描过程的生理信号的时序信息，对于重叠部分采用平均。
本发明的优点是，方法简单、可靠，无需外加任何硬件，能有效记录、探查被试详细 生理信息，作为临床参考。
图1.实施例中从某一帧视频图像得到的心电波形； 图2.实施例中组合得到的整个扫描过程的生理信息数据的心电波形；
图3.实施例中组合得到的整个扫描过程的生理信息数据的心电波形；
具体实施例方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便 于同行业技术人员的理解 本实施例是从磁共振成像系统上获取心电波形详细信息，所采用的磁共振成像系 统为西门子3.0T磁共振成像系统，型号为MAGNETOM Trio TM，软件版本为VB15。本实施 例采集的磁共振成像数据为静息态功能磁共振成像数据。 本实施例采用的方法是通过录制屏幕实时信号，采集得到生理信息视频文件，然后根据视频文件进行数据处理，最后获得整个扫描过程的详细生理信息数据。
采用的数据采集方法是(1)在被试进入磁体前，于被试胸部放置相应的心电导
联和心电电极；(2)在磁共振成像主机屏幕上实时显示心电ECG信号波形；(3)在采集磁共
振成像数据时，同步启动屏幕录制软件，采集实时显示的生理信息视频，在本实施例中视频
采集速度是5帧/秒；(4)在磁共振成像数据采集完成后，停止屏幕录制；(5)将相应录制的
视频保存在文件中，本实施例中视频文件的存储格式为AVI。 上述采集的磁共振成像数据为静息态功能磁共振成像数据，被试闭眼并平静呼吸 躺在磁体中间，扫描的脉冲序列为梯度回波EPI序列。 数据分析处理方法是(1)根据AVI文件头信息读取每帧图像的宽、高、每帧图像 的信息头结构等信息，本实施例中宽为476个像素，高为480个像素；(2)从AVI文件中读 取每一帧图像，如图l所示；(3)从每一帧图像获取一定时间段的生理信号数据，如图2所 示(横坐标为时间，纵坐标为波形幅度相对值)；(4)组合成整个扫描过程的生理信息数据， 如图3所示，其中横坐标为时间，纵坐标为波形幅度相对值。 上述数据分析处理方法中第三步"从每一帧图像获取一定时间段的生理信号"的 具体步骤如下(l)读取每一帧图像信息；(2)得到要获取的生理信息信号显示在纵轴的范 围；(3)根据波形显示的特点得到波形曲线上每一点的坐标；(4)根据上述坐标得到每个阶 段的生理信号的具体数字数据，即波形的时序信息。
上述第四步"组合成整个扫描过程的生理信息"具体步骤如下 (1)读取每个阶段的波形的时序信息；(2)对相邻时段的波形信息进行配准；(3)
组合得到成整个扫描过程的生理信号的时序信息，对于重叠部分采用平均。 实施例中静息态功能磁共振数据的处理采用AFNI软件，处理过程包括数据预处
理和数据分析两步。数据预处理主要对数据进行头动校正、空间标准化、空间平滑、对时间
信号曲线进行低频滤波。数据分析主要是提取种子区的平均信号强度，然后将其与全脑各
像素信号进行线性相关分析，本实施例设置的种子区为左脑中央沟前回初级运动皮层。图4
为未采用生理波形校正得到的静息态功能性相关连接图，图5为采用本发明获得的生理波
形信息校正后得到的静息态功能性相关连接图。从图5中可见通过本发明获得的生理波
形信息校正，有一部份由于生理运动导致的磁共振信号相关连接(图4中圆圈内)就被过
滤掉了，因此得到更加准确的来源于人脑默认功能网络的功能性相关连接图。
权利要求
一种磁共振成像中获取被试生理信息的方法，其特征在于首先在数据采集时，通过录制屏幕实时生理信号采集得到生理信息视频文件，然后根据视频文件读取每帧图像的宽、高、每帧图像的信息头结构信息，并从视频文件中读取每一帧图像，再从每一帧图像获取某一时间段的生理信号，最后组合成整个扫描过程的生理信息数据。
2. 如权利要求1所示的一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，其特征在于 所述数据采集的具体步骤是(1) 在被试进入磁体前，于被试身体特定部位放置相应的生理监控探测装置；(2) 在屏幕上实时显示生理信息；(3) 在采集磁共振成像数据时，同步启动屏幕录制软件，采集实时显示的生理信息视频；(4) 在磁共振成像数据采集完成后，停止屏幕视频录制；(5) 将相应录制的视频保存在文件中。
3. 如权利要求1所示的一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，其特征在于所述从每一帧图像获取某一时间段的生理信号的具体实施步骤如下(1) 读取每一帧图像信息；(2) 得到要获取的生理信息信号显示在纵轴的范围；(3) 根据波形显示的特点得到波形曲线上每一点的坐标；(4) 根据所述坐标得到各个时间点的生理信号的具体数字数据，即波形的时序信息。
4. 如权利要求1所示的一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，其特征在于 所述的组合成整个扫描过程的生理信息的具体实施步骤如下(1) 读取每个阶段的波形的时序信息；(2) 对相邻时段的波形信息进行配准；(3) 组合得到成整个扫描过程的生理信号的时序信息，对于重叠部分采用平均。
全文摘要
本发明属磁共振成像的技术领域，具体的是指一种适用于磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，提供了一种磁共振成像中获取被试详细生理信息的方法，能在磁共振成像数据采集时同步得到被试各方面的详细生理信息。首先在数据采集时，录制屏幕实时信号，采集得到生理信息视频文件，根据视频文件读取每帧图像的宽、高、每帧图像的信息头结构信息，然后从视频文件中读取每一帧图像，再从每一帧图像获取某一时间段的生理信号，最后组合成整个扫描过程的生理信息数据。本发明方法简单、可靠，无需外加任何硬件，能有效记录、探查被试详细生理信息，作为临床参考。
文档编号G01R33/48GK101711672SQ200910303538
公开日2010年5月26日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者李建奇, 范明霞, 裴孟超, 门卫伟, 陈伟波 申请人:华东师范大学
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