心理所應用新的圖像平滑技術改進靜息態功能磁共振計算

　　靜息態磁共振技術正在成為研究人腦功能高時空分辨率特性的強有力技術，最近被用來研究多中心和大樣本的腦功能影像數據。國內的靜息態磁共振研究開展很早，占據國際上領先的一席之位，這主要得益于國內遍布臨床和科研院所的眾多磁共振儀器，其應用快速普及。但是，目前有很多磁共振儀器，特別是臨床1.5T儀器迫于臨床應用，長期超負荷、少維護運行，獲得的圖像質量受到極大限制，甚至還產生很重的噪聲污染，造成數據浪費。心理所左西年研究員課題組最近將一種“非局部平均擴散”的降躁技術引入到靜息態功能磁共振處理的計算中，有望使得上述情況得到某種程度的改觀。

　　該課題組的初步研究發現，即使僅將此項技術應用于靜息態計算流程中的結構像預處理階段，也會明顯地改善大腦默認網絡的繪制，以及提高相應功能連接指標的長期（兩次掃描間隔一年）重測信度。首先，相比傳統的高斯平滑和各向異性平滑，非局部平均平滑會極大地改善結構像的去噪恢復（圖1）；其次，這種改善導致了各種預處理（腦剝皮、腦組織分割和空間標準化）效果的顯著提高；最后，這些改進使得接下來的靜息態功能指標計算（比如重測信度）相應提高（圖2）。該項研究，將為進一步改進靜息態功能磁共振計算技術提供選擇。重要的是，這項新的平滑技術將會對某些不能使用高場強儀器的應用具有巨大的潛在價值，比如：考察嬰兒（甚至其出生前）的腦結構與腦功能發展與異常。該課題組將進一步考察將這項平滑技術直接應用于四維靜息態功能信號的效果。

　　該項研究得到了國家自然科學基金（81171409）和中科院心理研究所特聘研究員啟動科學基金（Y0CX492S03）的資助。該研究成果將于近期發表在開放獲取期刊《PLoS One》上。

Zuo XN* and Xing XX. (2011) Effects of non-local diffusion on structural MRI preprocessing and default network mapping: Statistical comparisons with isotropic/anisotropic diffusion. PLoS One, doi:10.1371/journal.pone.0026703.