静息态功能磁共振数据的非局部空间平滑方法研究

基本信息
批准号:81201153
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:邢秀侠
学科分类:
依托单位:北京工业大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张荣玉,赵婷,张喆
关键词:
非局部平滑高斯平滑静息态功能磁共振
结项摘要

After nearly two decades, resting-state functional magnetic resonance imaging (R-fMRI) is becoming matured and rapidly emerging as a highly powerful tool in discovering various clinical neuropsychiatric disorders. It can measure the intrinsic functional activity of the human brain in vivo. Based on the R-fMRI signal, we can compute various functional indices to characterize the functional architecture of the human brain. In such a procedure, raw functional imaging data must be preprocessed with some algorithms, among which Gaussian spatial smoothing is the most common and critical for subsequent analyses to: 1) increase signal-to-noise ratio, 2) reduce the effects of ringing in images due to the restriction of sampling to a finite k-space region, 3) improve the errors on group-level statistics caused by imperfect spatial normalization, and 4) ensure the assumption on Gaussian random field during correction for multiple comparisons. However, contrasting with advances in fast MR imaging technology, as a local spatial averaging method, Gaussian smoothing is limited because of to: 1) increase partial volume effects, 2) reduce the spatial resolution, and 3) hurt the spatial accuracy of functional localization and barrier structure-function association studies. In this proposal, the non-local diffusion or smoothing from the theory of partial differential equations will be employed to overcome above shortcomings of Gaussian spatial smoothing. The impact of non-local smoothing on R-fMRI data processing will also be systematically investigated. At both individual and group levels, we will compare the performance of the two spatial smoothing methods. This study will provide novel methods for R-fMRI data preprocessing, improve the current image processing pipeline and provide new perspectives on processing R-fMRI data with high temporal and spatial resolutions as well as vehicle R-fMRI clinical applications.

近20年来,静息态功能磁共振技术(R-fMRI)逐显成熟并成为探索人脑功能和神经精神疾病的有力工具。R-fMRI能测量活体大脑内在功能活动。基于R-fMRI信号,可以计算各种指标来刻画人脑内在功能特性。在此过程中,原始数据必须经过一些预处理,高斯空间平滑是其中最常见和重要的一步,用来:增强信噪比、降低环效应、改善组分析误差和满足高斯随机场需求。随着快速磁共振成像技术发展,高斯平滑的局限凸显:加剧部分容积效应、降低空间分辨率、损害功能定位精度和限制结构功能关联。本项目采用偏微分方程理论中非局部扩散方程克服上述缺陷,研究非局部空间平滑对R-fMRI图像处理的影响。在个体和群组水平上,比较非局部平滑与高斯平滑在R-fMRI计算中的不同。本研究将为R-fMRI图像处理提供新方法,改进目前的R-fMRI图像处理流程,为高时空分辨率的R-fMRI计算提供新思路,推动其在神经和精神疾病研究中的应用。

项目摘要

静息态功能磁共振技术(rfMRI)逐显成熟并成为探索人脑功能和神经精神疾病的有力工具。RfMRI原始数据必须经过一些预处理,空间平滑是其中最常见和重要一步,用来:增强信噪比、降低环效应、改善组分析误差和满足高斯随机场需求。随着快速磁共振成像技术发展,高斯平滑局限凸显:加剧部分容积效应、降低空间分辨率、损害功能定位精度和限制结构功能关联。本项目采用偏微分方程理论中非局部扩散方程克服上述缺陷,系统地研究了非局部空间平滑对R-fMRI图像处理影响,开发了基于时间点的rfMRI非局部平滑的降噪算法,将其整合到人脑连接组计算系统(CCS)。项目团队参与研发rfMRI计算软件一套,作为共同通讯作者在5年影响因子超过10的杂志上发表论文一篇,并成为该刊Top25最受关注论文之一,提出了rfMRI数据处理与分析的标准规范。本研究成果为rfMRI图像处理提供了新的降噪方法,改进了目前的rfMRI图像处理流程,提高了基于rfMRI的人脑功能连接组学的重测信度。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
2

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
3

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
4

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017
5

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

掘进工作面局部通风风筒悬挂位置的数值模拟

DOI:
发表时间:2018

邢秀侠的其他基金

相似国自然基金

1

基于静息态的脑电/功能磁共振成像数据的同步采集和分析

批准号:60905063
批准年份:2009
负责人:邬霞
学科分类:F0307
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
2

静息态功能磁共振的神经基础:基于大鼠中同时钙光纤记录和静息态功能磁共振的多模态研究

批准号:81771821
批准年份:2017
负责人:梁智锋
学科分类:H2701
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
3

精细空间尺度下的静息态功能脑网络分析方法研究

批准号:81000608
批准年份:2010
负责人:张慧
学科分类:H2701
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

静息态功能磁共振影像计算指标的标准化研究

批准号:81671774
批准年份:2016
负责人:严超赣
学科分类:H2708
资助金额:58.00
项目类别:面上项目