(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 202211276171.8 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 之江实验室 地址 310023 浙江省杭州市余杭区文一西 路1818号人工智能小镇10号楼 (72)发明人 张瑜　孙超良　王凯凯　王志超　 张欢　钱浩天　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 刘静 (51)Int.Cl. G06V 10/764(2022.01) G06V 10/30(2022.01) G06V 10/25(2022.01) G06T 7/73(2017.01)G06T 7/00(2017.01) A61B 5/055(2006.01) A61B 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种大脑纤维束异常区域精准定位系统 (57)摘要 本发明公开了一种大脑纤维束异常区域精 准定位系统,该系统从扩散磁共振 数据中提取全 脑的纤维连接， 通过自定义纤维束通路或者基于 大脑纤维束模板提取纤维束通路。 将选定的纤维 束通路投射到全脑的纤维连接结果上并进行精 细地分段。 用扩散磁共振数据计算各向异性分 数， 平均扩散率， 神经突内容积比以及方向分散 度等影像学指标， 从而 得到每条纤维束通路每个 节点上的影像学指标， 用机器学习的方法在疾病 组和健康组之间用这些影像学指标做分类， 可以 精准定位不同疾病下哪些纤维束通路上的哪些 节点发生了异常变化。 本发明采用球面约束反卷 积重建方法， 估计每个体素上的纤维走向函数， 来重建每个体素上的纤维分布， 可以有效解决纤 维交叉的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115359305 A 2022.11.18 CN 115359305 A 1.一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特 征在于， 该系统包括如下模块： 扩散磁共振数据采集模块， 用于获取疾病组扩散磁共振数据以及相应的健康 组扩散磁 共振数据； 扩散磁共振数据 预处理模块， 用于对扩散磁共振数据采集模块采集到的扩散磁共振数 据进行降噪和矫 正处理； 全脑纤维追踪模块， 用于基于预处 理后的扩散磁共 振数据提取全脑的纤维连接； 定义感兴趣 纤维束通路模块， 用于自定义纤维束通路或者基于大脑纤维束模板提取纤 维束通路； 纤维束通路投射与分段模块， 用于将纤维束通路投射到全脑的纤维连接结果上并进行 分段， 将每 个分段定义 为节点； 纤维束节点影像指标提取模块， 用于计算扩散磁共振数据的各向异性分数、 平均扩散 率、 神经突内容积比以及方向分散度， 从而得到每条纤维束通路每 个节点上的影 像学指标； 机器学习分类与异常节点定位模块， 用于通过机器学习的方法在疾病组和健康组之间 用影像学指标做分类， 定位 不同疾病下哪些纤维束通路上的哪些节点发生了异常变化。 2.根据权利要求1所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述扩 散磁共振数据预处理模块用于对扩散磁共振数据进行基于PCA方法的去噪， 并进行基于反 相位编码图像的畸变矫正以及对扩散磁共振数据进行头动矫正和对扩散磁共振数据进行 涡流矫正。 3.根据权利要求1所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述全 脑纤维追踪模块用于对预处理后的扩散磁共振数据进行响应函数的估计以及通过球面约 束反卷积重建纤维方向分布扩散模型， 基于重建的模型进行全脑纤维追踪； 用纤维束的球 面反卷积滤波方法对纤维束 进行筛选， 仅保留有生理意 义的纤维束。 4.根据权利要求1所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述定 义感兴趣纤维束通路模块用于在标准脑模板上定义起始感兴趣区域、 终止感兴趣区域、 通 过感兴趣区域以及避开感兴趣区域， 并进行基于种子点的纤维追踪， 获得满足感兴趣区域 的纤维束通路。 5.根据权利要求4所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述定 义感兴趣纤维束通路模块能够使用纤维束图谱上 预先定义的纤维束通路。 6.根据权利要求1所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述纤 维束通路投射与分段模块用于将标准脑模板上的定义的纤维束感兴趣区域非线性配准到 每个被试 的结构像上， 进而线性配准到每个被试 的扩散像个体空间； 在被试 的个体空间进 行基于种子点的纤维追踪， 获得满足感兴趣区域的纤维束通路。 7.根据权利要求4所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 在已经 获得纤维束通路的情况下， 能够直接对纤维束进行线性配准至被试 的个体空间， 从全脑的 纤维追踪结果中提取出感兴趣的纤维束， 将纤维束根据长度平均分成若干小段， 每小段定 义为一个节点。 8.根据权利要求1所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述纤 维束节点影像指标提取模块用于对扩散磁共振数据进行弥散张量成像DTI模型拟合， 计算 全脑的各向异 性分数FA和平均弥散系数MD值， 对扩散磁共振数据进 行神经突定向弥散和密权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115359305 A 2度成像模型NODDI模型拟合， 计算全脑的细胞内体积分数ICVF和方向扩散分数ODI值； 对每 条纤维束的每 个节点计算上述指标的平均值。 9.根据权利要求1所述的一种大脑纤维束异常区域精准定位系统， 其特征在于， 所述机 器学习分类与 异常节点定位模块用于基于SVM 分类器， 以每条神经纤维节 点特征作为SVM 分 类器的输入， 以被试所在的组别为标签， 作为SVM 分类器的输出， SVM 分类器训练集使用10折 交叉验证， 分别获取10个模型的特征权重， 根据权重对特征进行从大到小排序， 取前10%特 征， 并统计前10%特征中重复出现的节点特征， 从而确定不同疾病下哪些纤维束通路上的哪 些节点发生了异常变化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115359305 A 3