动物脑成像数据处理方法研究与软件平台的建立

医学断层成像技术已经被广泛应用于基础医学和临床研究，神经系统是医学影像的主要应用领域之一。动物实验在生物医学研究中具有不可替代的作用，一些新的治疗方法、新的药物、疾病的发病机理与发展过程等的研究都需要首先利用动物模型进行。近年来，我国自行研制和购买的小动物断层成像设备越来越多，开展的动物脑成像研究也越来越多，对动物脑成像数据处理的需求也越来越大。虽然对人脑成像数据的处理方法已经比较完善，但是，目前还缺少用于动物脑成像数据处理的有效方法。由于动物脑和人脑存在本质的差别，一些用于人脑图像数据处理的软件不能直接应用于动物脑成像的数据分析。本研究拟以大鼠脑为研究对象，建立适合鼠脑成像的数据处理方法和统计分析平台，具体包括：1、以SPM为基础，建立适合大鼠脑成像数据处理的统计分析平台；2、建立鼠脑DTI数据处理方法；3、建立鼠脑PET成像的定量分析方法。

医学断层成像技术已经被广泛应用于基础医学和临床研究，神经系统是医学影像的主要应用领域之一。动物实验在生物医学研究中具有不可替代的作用，一些新的治疗方法、新的药物、疾病的发病机理与发展过程等的研究都需要首先利用动物模型进行。近年来，我国自行研制和购买的小动物断层成像设备越来越多，开展的动物脑成像研究也越来越多，对动物脑成像数据处理的需求也越来越大。虽然对人脑成像数据的处理方法已经比较完善，但是，目前还缺少用于动物脑成像数据处理的有效方法。由于动物脑和人脑存在本质的差别，一些适用于人脑图像数据处理的软件不能直接应用于动物脑成像的数据分析。本研究以大鼠脑为研究对象，建立了适用于大鼠脑成像的数据后处理算法及软件平台。取得的研究成果如下：.1. 建立了逐像素统计分析算法。建立了多种成像模态的大鼠标准脑模板和标准脑地图集，并将其嵌入SPM，并且根据鼠脑成像的特点修改了SPM的默认参数设置及源代码，建立了适用于大鼠脑功能成像，包括FDG-PET、fMRI等的逐像素统计分析算法及软件平台--spmratIHEP。该软件平台已经通过邮件注册的方式对外发布。现已有多家国内单位和18家国外单位注册使用。.2. 建立了基于感兴趣区（region of interest，ROI）的定量分析算法。在本课题建立的标准脑模板和脑地图集的基础上，建立了一种新的自动提取ROI的算法，该方法能够保存个体间的差异性，使得提取出的ROI不仅能够用于脑组织结构间的密度分析，还能够用于脑组织结构的形态和体积分析，并建立了基于ROI的定量分析算法及软件平台。.3. 建立了大鼠DTI脑成像逐像素统计分析算法。在本课题建立的大鼠标准脑模板与脑地图集的基础上，建立了大鼠DTI脑成像空间标准化及逐像素统计分析算法。.4. 建立了减少抽血次数的PET成像定量分析算法。一方面，根据输入函数的单调性特征，创造了一种从图像自动获取输入函数的方法；另一方面，改进了校正溢出效应和部分容积效应的方法，把所需血样的数目减少到一个。本方法易于操作，具有推广到临床应用的潜力。