发育大鼠脑成像数据处理方法研究及应用
发布时间：2022-01-11 02:52
认识并了解脑发育的过程,能够为重大脑疾病的“早预防、早诊断、早干预、早治疗”提供重要的依据。无创的分子影像技术为脑发育的研究提供了有力的手段。动物实验在脑发育研究中具有不可替代的作用,如基因、环境、药物等对脑发育的影响,都需要首先利用动物模型进行研究。大鼠因其疾病模型丰富、生长周期短等优点,是脑发育研究常用的动物模型。虽然目前已有多个国内外的实验室建立了成年大鼠的脑影像数据分析方法,然而,由于处于不同发育阶段的大鼠在脑形状、尺寸、以及脑结构等方面均与成年大鼠存在较大差异,目前已有的成年大鼠脑成像数据分析平台并不适用于发育早期大鼠脑成像的数据分析。因此,本论文以发育期大鼠为研究对象,将其脑发育过程划分为新生、幼年和成年三个典型阶段,建立了适用于发育大鼠的多模态脑影像数据分析平台,包括逐像素统计分析平台和基于感兴趣区的定量分析平台。逐像素统计分析方法是目前应用最为广泛的数据分析方法,可客观地对全脑影像数据进行逐个像素的对比分析。标准脑模板和脑地图集是开展逐像素统计分析需要的重要工具。由于不同大鼠个体的脑在大小和形状方面都不相同,在进行逐像素统计分析时需要首先把不同个体的脑图像标准化到统一的...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
神经元活动影响磁共振信号（3）扩散磁共振成像原理
第 1 章 引言电的电子相遇，发生湮灭反应，其质量转化为一对沿相反方向射出的 511keV 的γ光子，这对γ光子穿透人体后被环绕在生物体外的探测器探测到，经后端的核电子学电路处理，完成事例符合处理、数据重组和图像重建等，得到 PET 图像。PET 图像强度值的高低与放射性示踪剂在对应位置的聚集程度有关，放射性示踪剂的分布与脑功能活动密切相关，因此，PET 常用作脑功能发育研究。
图 2. 3 成年大鼠结构像颅骨剥离结果。红色区域为颅内组织。（2）FDG-PET 图像颅骨剥离FDG-PET 图像是在小动物 PET-CT 一体机上完成采集，由于 FDG-PET 成像是根据探测 FDG 衰变产生的正电子与生物体内负电子湮灭后产生的γ光子进行成像的，FDG 主要分布在生物体内需要能量消耗的地方，通过 FDG-PET 图像很难确定颅内组织与颅外的边界，提取颅内组织图像十分困难。CT 通过探测穿越生物体的 X 射线进行成像，可以很好的检测出颅骨的位置，颅骨作为脑内组织与脑外组织的边界，可为脑内组织图像的提取提供边界参考。因此，本论文进行FDG-PET 成像时，同时采集同体位的 CT 像，利用 CT 像确定出脑内组织的边界位置，然后进一步在 FDG-PET 像上提取脑内组织图像。具体作法如下：步骤 1：根据 CT 图像的灰度直方图，将 CT 图做二值化处理，选取二值化后图像的重心作为种子点，以种子点作为初始点，利用区域生长法[58, 60]在 CT 图像上提取出颅骨边界，并确定出颅内图像的掩膜图像。步骤 2：由于 CT 图像的图像分辨率要高于 PET 图像，不能直接利用 CT 图
【参考文献】：
期刊论文
[1]弥散张量成像观察电针对缺血性脑卒中大鼠运动皮层-纹状体神经传导束的影响[J]. 林冰冰,王鲜,柳维林,梁胜祥,杨敏光,陶静,陈立典. 中国康复理论与实践. 2017(07)
[2]基于模糊C均值聚类和Canny算子的红外图像边缘识别与缺陷定量检测[J]. 唐庆菊,刘俊岩,王扬,刘元林,梅晨. 红外与激光工程. 2016(09)
[3]面向未来的中国科学院脑科学与类脑智能研究——强化基础研究,推进深度融合[J]. 王力为,许丽,徐萍,于汉超,孔明辉,沈毅,张永清. 中国科学院院刊. 2016(07)
[4]脑科学与类脑研究概述[J]. 蒲慕明,徐波,谭铁牛. 中国科学院院刊. 2016(07)
[5]缺血性脑卒中的治疗研究进展[J]. 孟文婷,李东翔,佟玲. 中国新药杂志. 2016(10)
[6]基于区域生长算法的CT序列图像分割[J]. 潘家辉,朱玲利,鲍苏苏. 洛阳师范学院学报. 2015(05)
[7]Recovery mechanisms of somatosensory function in stroke patients: implications of brain imaging studies[J]. Sung Ho Jang. Neuroscience Bulletin. 2013(03)
[8]A Comparison of Brain Activity between Healthy Subjects and Stroke Patients on fMRI by Acupuncture Stimulation[J]. Seung-Yeon Cho,Mia Kim,Jong Joo Sun,Geon-Ho Jahng,Hengjun J Kim,Seong-Uk Park,Woo-Sang Jung,Chang-Nam Ko,Jung-Mi Park. Chinese Journal of Integrative Medicine. 2013(04)
[9]基于list-mode数据的PET断层重建原理与实现[J]. 张斌,单保慈,贠明凯,赵书俊. 生物医学工程学杂志. 2012(05)
[10]基于像素的形态学分析算法的研究进展[J]. 程传力,赵书俊,聂彬彬,单保慈,校审. 中国医学影像技术. 2011(12)
本文编号：3581937
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
神经元活动影响磁共振信号（3）扩散磁共振成像原理
第 1 章 引言电的电子相遇，发生湮灭反应，其质量转化为一对沿相反方向射出的 511keV 的γ光子，这对γ光子穿透人体后被环绕在生物体外的探测器探测到，经后端的核电子学电路处理，完成事例符合处理、数据重组和图像重建等，得到 PET 图像。PET 图像强度值的高低与放射性示踪剂在对应位置的聚集程度有关，放射性示踪剂的分布与脑功能活动密切相关，因此，PET 常用作脑功能发育研究。
图 2. 3 成年大鼠结构像颅骨剥离结果。红色区域为颅内组织。（2）FDG-PET 图像颅骨剥离FDG-PET 图像是在小动物 PET-CT 一体机上完成采集，由于 FDG-PET 成像是根据探测 FDG 衰变产生的正电子与生物体内负电子湮灭后产生的γ光子进行成像的，FDG 主要分布在生物体内需要能量消耗的地方，通过 FDG-PET 图像很难确定颅内组织与颅外的边界，提取颅内组织图像十分困难。CT 通过探测穿越生物体的 X 射线进行成像，可以很好的检测出颅骨的位置，颅骨作为脑内组织与脑外组织的边界，可为脑内组织图像的提取提供边界参考。因此，本论文进行FDG-PET 成像时，同时采集同体位的 CT 像，利用 CT 像确定出脑内组织的边界位置，然后进一步在 FDG-PET 像上提取脑内组织图像。具体作法如下：步骤 1：根据 CT 图像的灰度直方图，将 CT 图做二值化处理，选取二值化后图像的重心作为种子点，以种子点作为初始点，利用区域生长法[58, 60]在 CT 图像上提取出颅骨边界，并确定出颅内图像的掩膜图像。步骤 2：由于 CT 图像的图像分辨率要高于 PET 图像，不能直接利用 CT 图
【参考文献】：
期刊论文
[1]弥散张量成像观察电针对缺血性脑卒中大鼠运动皮层-纹状体神经传导束的影响[J]. 林冰冰,王鲜,柳维林,梁胜祥,杨敏光,陶静,陈立典. 中国康复理论与实践. 2017(07)
[2]基于模糊C均值聚类和Canny算子的红外图像边缘识别与缺陷定量检测[J]. 唐庆菊,刘俊岩,王扬,刘元林,梅晨. 红外与激光工程. 2016(09)
[3]面向未来的中国科学院脑科学与类脑智能研究——强化基础研究,推进深度融合[J]. 王力为,许丽,徐萍,于汉超,孔明辉,沈毅,张永清. 中国科学院院刊. 2016(07)
[4]脑科学与类脑研究概述[J]. 蒲慕明,徐波,谭铁牛. 中国科学院院刊. 2016(07)
[5]缺血性脑卒中的治疗研究进展[J]. 孟文婷,李东翔,佟玲. 中国新药杂志. 2016(10)
[6]基于区域生长算法的CT序列图像分割[J]. 潘家辉,朱玲利,鲍苏苏. 洛阳师范学院学报. 2015(05)
[7]Recovery mechanisms of somatosensory function in stroke patients: implications of brain imaging studies[J]. Sung Ho Jang. Neuroscience Bulletin. 2013(03)
[8]A Comparison of Brain Activity between Healthy Subjects and Stroke Patients on fMRI by Acupuncture Stimulation[J]. Seung-Yeon Cho,Mia Kim,Jong Joo Sun,Geon-Ho Jahng,Hengjun J Kim,Seong-Uk Park,Woo-Sang Jung,Chang-Nam Ko,Jung-Mi Park. Chinese Journal of Integrative Medicine. 2013(04)
[9]基于list-mode数据的PET断层重建原理与实现[J]. 张斌,单保慈,贠明凯,赵书俊. 生物医学工程学杂志. 2012(05)
[10]基于像素的形态学分析算法的研究进展[J]. 程传力,赵书俊,聂彬彬,单保慈,校审. 中国医学影像技术. 2011(12)
本文编号：3581937
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