(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 202210268875.4 (22)申请日 2022.03.18 (71)申请人 兰州理工大 学 地址 730000 甘肃省兰州市七里河区工坪 路287号 (72)发明人 柯铭　刘光耀　候磊　 (74)专利代理 机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212 专利代理师 王东旭 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/30(2017.01) G16H 30/20(2018.01) G16H 50/20(2018.01) G06K 9/62(2022.01)G06V 10/25(2022.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式研究 方法 (57)摘要 本发明属于神经影像学技术领域， 具体涉及 一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研 究方法。 本发 明首先利用基于体素的形态学分析 (voxel‑based morphometry， VBM)对JME患者的 灰质体积进行分析。 假设灰质体积 萎缩的脑区是 导致疾病产生的关键脑区， 因此将灰质体积萎缩 的脑区作为感兴趣区， 并通过共激活模式对JME 患者与健康对照组在选定感兴趣区的大脑动态 活动变化进行分析， 以探寻JME患者与正常人在 静息态下 大脑动态活动之间的差异。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 114677345 A 2022.06.28 CN 114677345 A 1.一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特征在于， 将灰质体积萎 缩的脑区作为感兴趣区， 通过共激活模式对JME患者与健康对照组在选定感兴趣区的大脑 动态活动变化进行分析， 研究JM E患者与正常人在静息态下 大脑动态活动之间的差异。 2.一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1,数据采集,首先使用SiemensVerio3.0TMRI采集受试者的全脑静息态及3DTWI数据, 随后使用梯度回波一平面回波成像(gradient  echo‑echo planar imaging， GREEPI)序列 作为rs‑fMRI数据的扫描序列； S2,对步骤S1采集到的数据使用在window10操作系统上运行的MatlabR2017a， 以及基 于Matlab运行的GRETNA和S PM12软件进行功能磁共 振数据的预处 理； S3,对步骤S2处理后的数据进行基于体素的形态学分析， 基于体素的形态学分析方法 采用matlab平台下基于S PM12运行的VBM8工具箱进行 预处理及统计分析； S4,对已经预处理好的功能项数据， 采用基于Matlab运行的共激活模式工具箱分别对 JME患者及健康对照组进行共激活分析。 3.根据权利要求2所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述步骤S1中， 具体扫描参数设置如下： TR＝2000ms， TE＝30ms， FOV:240mm  x  240mm， 层厚4.0mm， 层数33层， 层间距0.40mm， 矩阵64 ×64， 反转角90 °， 扫描时间6min  40S， 其中共采集200个时间点， 且3D解剖序列采用3DMR ‑RAGE序列采集矢状面数据,扫描范围包 括全脑,关键扫描 参数如下： TR： 19 00ms， TE： 30ms， T I： 900ms， FOV： 2 56X 230， 层数： 192层， 层 厚： 0.9mm， 矩阵： 25 6×256。 4.根据权利要求2所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述功能磁共 振数据的预处 理的步骤 包括： S2.1.DICOM文件转换为 Nifti文件； S2.2.头动矫 正： 平动大于1m m， 旋转大于1度被校正； S2.3.配准： 利用dartel配准将无解剖信息的结构图像配准到标准解剖空间的模板图 像上； S2.4.标准化到MNI空间： 通过拉伸、 压缩以及卷绕使得扫描得到的大脑与标准大脑模 板一致； S2.5.去线性漂移及协变量： 去除由于机器的工作而升温或被试未适应， 产生的一个线 性趋势； S2.6.低频 滤波： 低通滤波范围选取为0.01∽0.08H z； S2.7.平滑： 平滑采用[5 55]； S2.8.4Dvo lume转换为3Dvo lume,使数据正常加载到共激活工具箱中。 5.根据权利要求2所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3中基于体素的形态学分析 方法包括以下步骤： S3.1.首先对被试者的EPI图像进行格式转换， 将原始结构像数据 转换为nii格式文件， 随后将转换完的数据文件进行时间矫 正和头动矫 正， 排除头动大于 0.5mm的EPI图像； S3.2.进行将矫正后的图像进行空间标准化， 使其与标准模板对齐， 消除大脑的个体差 异； S3.3.根据脑组织(灰质、 白质、 脑脊液)的先验模板， 对标准化的图像进行解剖分割， 得权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114677345 A 2到灰质、 白质、 脑脊液； S3.4.对分割后的图像进行调制， 本研究是为了分析癫痫患者脑灰质体积的变化， 因而 在此对分割后的灰质图像进行调制， 使其能够真实地反映灰质体积； S3.5.将得到的灰质图像使用全宽半高(Full  Width Half Maximum,FWHM)4毫米的高 斯核进行平滑使其图像的信噪比提高且服从正态分布； S3.6.采用双样本T检验检测JME患者组与正常对照组大脑结构中灰质体积的组间差 异。 6.根据权利要求5所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述步骤S3.3中， 根据蒙特利尔神经学研究所(Montreal  Neurological   Institute,MNI)提供的脑图谱(Anato mical Automatic Labeling,AAL)作为划分和提取脑 区的模板 。 7.根据权利要求5所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述步骤S3.4中， 根据AAL模板获得灰质体积萎缩的脑区， 并将体素较高的脑区作 为共激活模式分析 所需的感兴趣区。 8.根据权利要求1所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述 步骤S4中共激活分析包括以下步骤： S4.1.数据加载， 将预处理后的4Dvolume数据转换为3Dvolume， 并将转换后的数据加载 到工具箱中； S4.2.ROI选取， 选取vbm处理后得到的脑区作为感兴趣区加载到工具箱中， 同时为了使 数据满足正态分布， 我们将阈值T设置为1， 擦洗值M设置为0.5m m； S4.3.聚类分析， 使用的共识聚类算法对被试的数据进行聚类， S4.4.结果分析， 对生成的模式间的occurrence值、 in ‑degree值及out ‑degree值进行 对比。 9.根据权利要求8所述的一种青少年肌阵挛癫痫多脑区共激活模式的研究方法， 其特 征在于， 所述 步骤S4.3.中共识聚类算法为由Mo nti等人提出,共识聚类算法的为： 考虑一个候选聚类系数k和两个数据 点i和j， k ‑means聚类运行N次， 每次随机选择子样 本的数据并不进行替换， 对于每个褶皱f， 我们确定数据点是分配到同一簇还是不同的簇， 分别有 其中矩阵 总结了折叠f和聚类数k的分配情况； 对于给定 数量的聚类k和两个数据点i和j的共识矩阵条目[CK]i， j， 通过对两个数据点共同进入计算 的所有折叠进行平均化来提取； 用F来定义这种折叠的集合， 然后共识矩阵条目[CK]i， j与折 叠集合F的关系为： 式Ⅰ中如果评估的聚类数是好的， 两个给定的数据点应该一致地 聚在一起， 或者分开 聚 在一起； 因此， [Ck]i,j应该分别接近于1或0； 然而， 中间值将表明跨褶皱的集群不一致， 这是 不可取的； 为了量化这一点， 首先计算所有对数据点的一致值的累积分布； 用Pk(c)表示该 分布， 且c∈[0,1]是一致的； 然后计算模糊聚类对的比例 ‑PAC， 让阈值一致值cT大于此值，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114677345 A 3