(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210987085.1 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽大街79号 (72)发明人 王千山　李斌强　李海芳　姚蓉　 李琦　 (74)专利代理 机构 太原荣信德知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 14119 专利代理师 连慧敏 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/187(2017.01) G06T 7/33(2017.01) G06V 10/74(2022.01) G06V 10/77(2022.01)A61B 5/055(2006.01) (54)发明名称 一种基于白质纤维束的脑区同源性比较方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于白质纤维束的脑区 同源性比较方法， 主要提高了现存技术在进行跨 物种比较存在先验同源脑区信息缺失的问题。 其 实现步骤是： 1、 读取D TI图像和T1图像， 2、 图像 预 处理， 3、 图像配准及感兴趣区域提取， 4、 构建跨 物种参照系， 5、 构建结构连通性关系， 6、 进行种 内比较及种间比较， 本发明基于概率纤维束追踪 技术追踪人类和猕猴共有的白质纤维束作为跨 物种参照系， 并以此构建人类和猕猴脑区的结构 连通性关系， 有效克服了 现存跨物种研究中存在 先验同源脑区信息缺失的问题， 为跨物种比较提 供了一种新的思路。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115294084 A 2022.11.04 CN 115294084 A 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、 Exclude   Mask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5 000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P>0.04％ 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， 纤维权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115294084 A 2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Xij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σi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σx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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115294084 A 3