一種腦模板的生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，特別涉及一種腦模板的生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雖然科技在高速發(fā)展，但是人類對(duì)意識(shí)和思維的起源、智力和創(chuàng)造力的物質(zhì)基礎(chǔ)了解仍然很少。同時(shí)，隨著嚴(yán)重危害人類健康的神經(jīng)及精神疾病問題日漸增多，人們迫切需要深入了解大腦結(jié)構(gòu)，具體地說，正常狀態(tài)下的腦部結(jié)構(gòu)是什么、大腦結(jié)構(gòu)發(fā)育和退化規(guī)律是什么。因此，構(gòu)建人類的腦模板成為了解決上述問題的根本核心。
[0003]目前，已有一些關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)腦模板的研究，也就是通過采集腦部圖像處理后，得到腦模板。然而，這些腦模板或來源于個(gè)別人體尸體資料、或來源單個(gè)或小規(guī)模腦部圖像樣本，當(dāng)應(yīng)用于不同年齡段、不同性別及不同種群的被測(cè)者時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，這已成為制約腦功能和結(jié)構(gòu)研究的主要問題。進(jìn)一步說，針對(duì)中國(guó)人還沒有統(tǒng)一的中國(guó)人標(biāo)準(zhǔn)腦模板，因此，臨床應(yīng)用中，在判斷所采集的腦圖像是否存在異常時(shí)，只能與西方人的標(biāo)準(zhǔn)腦模板進(jìn)行對(duì)比來確定；在腦科學(xué)研究中，在進(jìn)行成組分析時(shí)，也只能將中國(guó)人大腦配準(zhǔn)到西方人的腦模板上來報(bào)告研究成果，由于東西方人的大腦在形態(tài)上存在顯著差異，因而常導(dǎo)致診斷不準(zhǔn)確以及腦功能和結(jié)構(gòu)定位的誤差甚至為錯(cuò)誤的問題。因此，如何針對(duì)中國(guó)人建立一個(gè)基于大規(guī)模、多中心影像學(xué)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)腦模板，以提供客觀和準(zhǔn)確的腦部影像學(xué)信息，以支持進(jìn)行有關(guān)大腦發(fā)育、老化理論的驗(yàn)證和比較，成為了一個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種腦模板的生成方法，該方法能夠針對(duì)中國(guó)人，建立標(biāo)準(zhǔn)腦模板。
[0005]根據(jù)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種腦模板的生成方法，包括:
[0007]采集設(shè)定千級(jí)數(shù)量的中國(guó)人腦磁共振MRI圖像；
[0008]基于所采集的中國(guó)人腦MRI圖像，進(jìn)行篩選歸一處理后，生成標(biāo)準(zhǔn)腦模板。
[0009]所述標(biāo)準(zhǔn)腦模板包括對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別的腦模板，及相應(yīng)的腦組織概率圖。
[0010]所述千級(jí)數(shù)量為1000個(gè)以上，年齡段為從18歲到76歲，性別分為男女。
[0011]所述篩選歸一處理包括:
[0012]對(duì)所采集的中國(guó)人腦MRI圖像進(jìn)行偏差場(chǎng)校正及頭顱方向調(diào)整；
[0013]對(duì)所采集的中國(guó)人腦MRI圖像對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別進(jìn)行分類后，進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化處理，再進(jìn)行強(qiáng)度分布?xì)w一化處理；
[0014]對(duì)強(qiáng)度分布?xì)w一化處理后的中國(guó)人腦MRI圖像進(jìn)行去噪處理后，得到標(biāo)準(zhǔn)腦模板。
[0015]所述空間標(biāo)準(zhǔn)化處理采用直方圖配準(zhǔn)方式進(jìn)行。
[0016]所述直方圖配準(zhǔn)方式為帶掩膜的基于微分同胚變換的非線性配準(zhǔn)方式。
[0017]所述生成標(biāo)準(zhǔn)腦模板為:對(duì)不同年齡段內(nèi)的中國(guó)人腦MRI圖像個(gè)體采用基于核回歸的權(quán)重式平均模板算法生成。
[0018]所述對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別的腦模板為:將從20歲開始至75歲每隔5歲創(chuàng)建腦模板，每個(gè)年齡組男女分開建腦模板，創(chuàng)建24個(gè)腦模板。
[0019]由上述方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的腦模板的生成方法，首先，采集設(shè)定千級(jí)數(shù)量的中國(guó)人腦磁共振(MRI，Magnetic Resonance Imaging)圖像，然后，基于所采集的中國(guó)人腦MRI圖像，進(jìn)行篩選歸一處理后，生成標(biāo)準(zhǔn)腦模板。進(jìn)一步地，所生成的標(biāo)準(zhǔn)腦模板包括對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別的腦模板，及相應(yīng)的腦組織概率圖。這樣，本發(fā)明就可以針對(duì)中國(guó)人，建立標(biāo)準(zhǔn)腦模板，支持臨床應(yīng)用及腦科學(xué)研究。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)準(zhǔn)腦模板的生成方法流程圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的所創(chuàng)建的一組24個(gè)腦模板示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)準(zhǔn)腦模板中的腦組織概率示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)準(zhǔn)腦模板的生成方法具體例子流程圖；
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的所采集的原始中國(guó)人腦MRI圖像示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例生成的中國(guó)人標(biāo)準(zhǔn)腦模板與已有腦模板的對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]從【背景技術(shù)】可以看出，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)腦模板存在樣本量較小、無不同性別和年齡的區(qū)分且主要反映西方人大腦特征等缺陷，而不是針對(duì)中國(guó)人建立的，因此，基于該標(biāo)準(zhǔn)腦模板進(jìn)行所采集的中國(guó)人腦圖像的異常或病變判斷時(shí)，就會(huì)在腦功能和結(jié)構(gòu)定位上產(chǎn)生很大的誤差。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的腦模板的生成方法，首先，采集設(shè)定千級(jí)數(shù)量的中國(guó)人腦MRI圖像，然后，基于所采集的中國(guó)人腦MRI圖像，進(jìn)行篩選歸一處理后，生成標(biāo)準(zhǔn)腦模板。
[0028]進(jìn)一步地，所生成的標(biāo)準(zhǔn)腦模板包括對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別的腦模板，及相應(yīng)的腦組織概率圖。
[0029]在本發(fā)明實(shí)施例中，所建立的標(biāo)準(zhǔn)腦模板來自于設(shè)定千級(jí)數(shù)量的中國(guó)人腦MRI圖像，即來自于多中心大樣本的人腦MRI圖像，所以可以準(zhǔn)確地反映中國(guó)人不同年齡、不同性別腦結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，糾正了現(xiàn)有的腦模板的不足。
[0030]在本發(fā)明實(shí)施例中，所生成的標(biāo)準(zhǔn)腦模板包括對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別的腦模板時(shí)，可以定制生成任意年齡和性別的腦模板，即針對(duì)某一臨床應(yīng)用和腦科學(xué)研究的患者或被測(cè)者的年齡和性別，有針對(duì)性地定制腦模板。
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的腦模板的生成方法流程圖，其具體步驟為:
[0032]步驟101、采集設(shè)定千級(jí)數(shù)量的中國(guó)人腦MRI圖像；
[0033]在本步驟中，千級(jí)數(shù)量為1000個(gè)以上，具體為大約3000個(gè)中國(guó)人腦MRI圖像，被測(cè)者的年齡段為從18歲到76歲，性別分為男女，具體可以從20歲到75歲；
[0034]步驟102、基于所采集的中國(guó)人腦MRI圖像，進(jìn)行篩選歸一處理后，生成標(biāo)準(zhǔn)腦模板。
[0035]所述進(jìn)行篩選歸一處理的過程為:
[0036]第一步驟，對(duì)所采集的中國(guó)人腦MRI圖像進(jìn)行偏差場(chǎng)校正及頭顱方向調(diào)整，使得所采集的中國(guó)人腦MRI圖像位于坐標(biāo)空間的中心及頭顱方向?yàn)檎?br>[0037]在本步驟中，進(jìn)行偏差場(chǎng)校正可以采用高斯濾波結(jié)合B樣條插值方法；
[0038]第二步驟，對(duì)所采集的中國(guó)人腦MRI圖像對(duì)應(yīng)不同的年齡和性別進(jìn)行分類后，針對(duì)不同分類中的中國(guó)人臉MRI圖像，進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化處理，再進(jìn)行強(qiáng)度分布?xì)w一化處理；
[0039]在本步驟中，進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化處理是基于已有基礎(chǔ)腦模板進(jìn)行的