CN108885244A - 一种磁共振多参数被试监测方法以及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁共振多参数被试监测方法，包括以下步骤：S10、采集模块获取被试实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；S20、控制单元基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像进行计算，得到眼睛状态参数和头部位移参数；S30、控制单元将所述眼睛状态参数和头部位移参数与预设的多级阈值进行比较，判定被试的状态。本发明还提供一种磁共振多参数被试监测系统。本发明提供的磁共振多参数被试监测方法以及监测系统能够实时监测扫描过程中被试的清醒状态和头部位移状态，及时提醒操作人员和被试，避免因被试状态问题导致的数据作废，同步记录的定量状态参数可用于功能影像数据的后处理和分析。

Description

一种磁共振多参数被试监测方法以及监测系统

技术领域

本发明涉及磁共振成像的技术领域，尤其涉及一种磁共振多参数被试监测方法以及监测系统。

背景技术

功能磁共振成像是医学影像领域的的一项重要技术进展，该技术可以无创地探测大脑的功能活动，目前已被广泛应用于人脑的功能区定位、高级认识活动的神经机制研究、以及临床脑外科手术的术前计划等方面。功能磁共振成像的具体实施过程是使用快速序列对被试进行动态的脑部扫描，以通常不大于2秒的时间获取一帧全脑图像，然后重复持续扫描，同时要求被试根据指令完成预先设计好的思维或运动任务；扫描和任务一般同步开始，同步结束。在这一过程中，要求被试者平躺，头部尽量保持静止，同时需要保持清醒状态以配合指令，当被试处于困倦状态或者头部的位移大于一定范围时，数据将不能用于分析，因此，被试的配合程度直接关系到数据的质量。

由于一次检查通常包括若干项脑功能，功能磁共振扫描会包括多个序列，总时间远长于常规临床扫描；而且由于磁体腔封闭的环境，被试较易陷入困倦或者产生不自觉头动。

而目前的磁共振系统不具备实时监测被试是否处于清醒状态或被试头动是否过大的功能，被试的头动情况只能在图像数据的后处理过程中计算得出，如果发现超出标准阈值，则数据直接作废。同时，扫描过程中无法监测磁体中心的被试面部，被试的清醒状态只能通过扫描后的询问得知，无法排除隐瞒的情况，更没有客观的可度量指标。以上扫描后的回顾性处理不能避免因数据质量不合格造成的损失，浪费了大量的资源。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种磁共振多参数被试监测方法以及监测系统，能够在功能磁共振成像扫描过程中实时监控被试清醒状态和被试头动位移情况，保证实验数据的可靠性。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为，一方面，提供一种磁共振多参数被试监测方法，包括以下步骤：

S10、采集模块获取被试实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；

S20、控制单元基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像进行计算，得到眼睛状态参数和头部位移参数；

S30、控制单元将所述眼睛状态参数和头部位移参数与预设的多级阈值进行比较，判定被试的状态。

其中，所述眼睛状态参数包括眼睑宽度百分比和被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间；

所述头部位移参数包括分别表示被试头部沿X、Y、Z轴平移距离的M1、M2、M3和分别表示被试头部绕X、Y、Z轴旋转度数的R1、R2、R3。

其中，步骤S10具体包括：

S111、将摄像机可调节地安装在磁共振成像采集端的头线圈上；

S112、在周围环境亮度符合要求时，摄像机在扫描开始阶段预先采集一段被试正常状态下的眼睛部位初始图像视频，所述初始图像视频内的图像存储在所述控制单元内作为基准眼睛图像；

S113、摄像机以设定的采集频率获取所述实时眼部图像，并将所述实时眼部图像发送至控制单元。

其中，步骤S10还具体包括：

S121、磁共振成像采集端以设定频率扫描被试头部，获取所述实时功能磁共振图像；

S122、所述控制单元通过预先设定的传输协议从所述磁共振成像采集端读取并存储所述实时功能磁共振图像。

其中，步骤S20具体包括：

S21、控制单元识别所述基准眼睛图像中的眼睛位置，利用灰度变化检测上下眼睑边缘，计算扫描开始阶段上下眼睑宽度的平均值，并将所述平均值作为基准眼睑宽度；

S22、控制单元基于所述实时眼部图像计算实时扫描阶段上下眼睑宽度和被试眼睛处于该眼睑宽度的持续时间，获取所述眼睛状态参数；

S23、控制单元将获取的第一帧所述实时功能磁共振图像作为基准头部图像，并将后续获取的所述实时功能磁共振图像逐个配准到所述基准头部图像，获取所述头部位移参数。

其中，所述眼睑宽度百分比为实时扫描阶段获取的眼睑宽度与所述基准眼睑宽度的百分比。

其中，所述多级阈值包括：

清醒状态阈值，包括眼睑宽度百分比阈值和持续时间阈值；

头动阈值，包括一级头动阈值和二级头动阈值，所述一级头动阈值包括对应头部位移参数M1、M2、M3设定的一级平移阈值和对应头部位移参数R1、R2、R3设定的一级旋转阈值；

所述二级头动阈值包括对应头部位移参数M1、M2、M3设定的二级平移阈值和对应头部位移参数R1、R2、R3设定的二级旋转阈值。

其中，步骤S30具体包括：

当所述眼睑宽度百分比小于所述眼睑宽度百分比阈值且被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间大于所述持续时间阈值时，判定被试处于困倦状态；

当头部位移参数M1、M2、M3小于所述一级平移阈值且头部位移参数R1、R2、R3小于一级旋转阈值时，判定所述头部位移参数的数据质量为“优”，被试处于正常状态；

当任一头部位移参数M1、M2、M3大于一级平移阈值且不超过二级平移阈值，和/或任一头部位移参数R1、R2、R3大于一级旋转阈值且不超过二级旋转阈值时，判定所述头部位移参数的数据质量为“良”，被试处于头动异常状态；

当任一头部位移参数M1、M2、M3大于二级平移阈值和/或任一头部位移参数R1、R2、R3大于二级旋转阈值时，判定所述头部位移参数的数据质量为“差”，被试处于头动异常状态。

其中，步骤S20和步骤S30之间还包括：

S301、监控显示器显示所述实时眼部图像；

S302、监控显示器实时显示所述头部位移参数的数值；

S303、基于所述眼睛状态参数生成眼部时序曲线并通过监控显示器实时显示；

S304、基于所述头部位移参数生成头部位移时序曲线并通过监控显示器实时显示。

其中，还包括：

步骤S40、报警系统在所述控制单元判定被试处于异常状态时发出警报。

其中，步骤S111和步骤S112之间还包括：

S121、将所述摄像机与调试显示器电连接，根据调试显示器显示的所述实时眼部图像调整所述摄像机，直至获得成像质量合格的实时眼部图像；

S122、红外照明设备根据周围环境亮度自动发出红外光，调节摄像机的可视性；

S123、将功能成像所需的视觉信息通过镜片反射到被试眼睛中。

另一方面，还提供一种磁共振多参数被试监测系统，包括：

采集模块，用于获取被试实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；

控制单元，用于基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像计算得到被试的眼睛状态参数和头部位移参数；

所述控制单元还用于根据所述眼睛状态参数和头部位移参数与预设的多级阈值的比较结果，判定被试的状态。

其中，所述采集模块包括：

摄像机，通过光纤电连接所述控制单元，用于获取所述实时眼部图像；

磁共振成像采集端，电连接所述控制单元，用于采集生成所述实时功能磁共振图像；

所述磁共振成像采集端还用于依据预先设定的传输协议，将所述实时功能磁共振图像传输至所述控制单元。

其中，所述磁共振多参数被试监测系统还包括面部监测装置，所述面部监测装置安装在磁共振成像采集端的头线圈上，包括：

固定支架，可拆卸安装在所述头像圈上，所述固定支架上安装有沿被试面部宽度方向设置的滑杆；

定位组件，所述定位组件一端与所述滑杆滑动配合，所述定位组件另一端转动安装有所述摄像机，所述定位组件用于调节所述摄像机的定位；

红外照明设备，通过定位软管安装在所述固定支架上，所述定位软管用于调节所述红外照明设备的定位，所述红外照明设备电连接所述控制单元，用于根据周围环境亮度自动发出红外光；

镜片，对应被试面部转动安装在所述固定支架上，用于将功能成像所需的视觉信息反射到被试眼睛中。

其中，所述磁共振多参数被试监测系统还包括电连接所述控制单元的监控显示器，所述监控显示器包括排列设置的曲线显示窗口、数值显示窗口和被试眼睛显示窗口；

所述被试眼睛显示窗口用于显示所述实时眼部图像；所述数值显示窗口用于实时显示所述头部位移参数的数值；所述曲线显示窗口用于实时显示基于所述头部位移参数生成的头部位移时序曲线。

其中，所述的磁共振多参数被试监测系统还包括电连接所述控制单元的报警系统，所述报警系统用于在所述控制单元判定被试处于异常状态时发出警报。

本发明提供的一种磁共振多参数被试监测方法以及监测系统的有益效果在于：能够实时定量监测被试的清醒状态和头部位移状态，并预先设定多级阈值判定被试的状态是否适于继续扫描，避免机时的浪费；另一方面，能够及时提醒操作人员和被试，避免因被试状态问题导致的数据作废，同时，同步记录的定量参数可用于功能影像数据的后处理和分析。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的磁共振多参数被试监测方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的磁共振多参数被试监测系统的连接示意图；

图3是本发明实施例提供的面部监测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的监控显示器的显示窗口示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例一

如图1所示，本实施提供一种磁共振多参数被试监测方法，包括步骤：

S10、采集模块采集被试获取实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；

S20、控制单元基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像，计算得到被试眼睛状态参数、头部位移参数及对应所述被试眼睛状态参数和头部位移参数的时序曲线；

S30、控制单元调取预设的多级阈值，并将所述眼睛状态参数以及头部位移参数与所述多级阈值进行比较，根据所述眼睛状态参数以及头部位移参数是否超出所述多级阈值，判定被试的状态

其中，所述采集模块包括用于获取所述实时眼部图像的摄像机，以及用于生成所述实时功能磁共振图像的磁共振成像采集端，所述实时功能磁共振图像为3D功能图像。

其中，步骤S10具体包括：S111、将摄像机可调节地安装在磁共振成像采集端的头线圈上，并将摄像头调节到正对被试眼睛区域位置；

S112、当被试头部进入扫描位置后，摄像机在周围环境亮度符合要求时，在扫描开始阶段预先采集一段被试正常状态下的眼睛部位初始图像视频，所述初始图像视频内包含的图像存储在所述控制单元内作为基准眼睛图像；

S113、摄像机以设定的采集频率获取所述实时眼部图像，并将所述实时眼部图像发送至控制单元；采集频率设定为20Hz，且通过光纤连接摄像机和控制单元，以提高被试眼睛状态监测的实时性和传输的及时性。

其中，步骤S10还具体包括：S121、磁共振成像采集端以设定频率扫描被试头部，持续快速地采集所述实时功能磁共振图像，并将每一帧所述实时功能磁共振图像存储为一个DICOM文件；

S122、所述控制单元通过预先设定的传输协议实时从所述磁共振成像采集端接收以DICOM文件形式存储的所述实时功能磁共振图像。本实施例中，磁共振成像采集端置于扫描间内，利用回波平面成像技术快速扫描被试获取头部的3D功能磁共振图像并发送至控制单元。

其中，回波平面成像技术是现有常规的功能磁共振成像方法，所述扫描频率根据磁共振回波平面成像技术的重复时间TR确定，在本发明的一些实施例中，最小可应用重复时间TR＝500ms的回波平面技术生成所述3D图像，相当于每一帧图像的计算获取时间小于0.5秒，从而能够实时监控被试头动情况。

进一步地，步骤S20具体包括：S21、控制单元识别所述基准眼睛图像中的眼睛位置，利用灰度变化检测被试眼睛上下眼睑边缘，计算扫描开始阶段上下眼睑之间宽度的平均值，并将所述平均值作为基准眼睑宽度；其中，眼睑边缘检测采用常规的单方向差分边缘检测方法，不再详细展开叙述；

S22、控制单元基于所述实时眼部图像，计算实时扫描阶段上下眼睑宽度和被试眼睛处于该眼睑宽度的持续时间，并与扫描开始阶段的所述基准眼睑宽度做比较，获取眼睛状态参数；

所述眼睛状态参数包括眼睑宽度百分比和被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间；所述眼睑宽度百分比为实时扫描阶段获取的眼睑宽度和所述基准眼睑宽度的百分比。

S23、控制单元将获取的第一帧所述实时功能磁共振图像作为基准头部图像，采用刚体配准的方法将后续实时获取的被试头部的所述实时功能磁共振图像逐个配准到所述基准头部图像，并通过计算仿射变换矩阵获取头部位移参数；

所述头部位移参数包括分别表示被试头部沿X、Y、Z轴平移距离的M1、M2、M3和分别表示被试头部绕X、Y、Z轴旋转度数的R1、R2、R3。

其中，刚体配准和仿射变换均属于现有技术，本实施图形快速配准获取头动参数，能使被试头部平移距离的监控精度达到0.1mm，被试头部旋转度数的监控精度达到0.1度，保证监测精度。

进一步地，预设的所述多级阈值包括对应所述眼睛状态参数设定的清醒状态阈值，以及对应所述头部位移参数设定的头动阈值；

所述清醒状态阈值包括眼睑宽度百分比阈值和对应被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间设定的持续时间阈值；在本发明的一些实施例中，所述眼睑宽度百分比阈值设定为定值20％，持续时间阈值设定为定值5秒；

当所述眼睑宽度百分比小于定值20％且被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间大于5秒时，判定被试处于困倦状态。

本实施例中，所述头动阈值包括一级头动阈值和二级头动阈值，所述一级头动阈值包括对应头部位移参数M1、M2、M3设定的一级平移阈值和对应头部位移参数R1、R2、R3设定的一级旋转阈值；所述二级头动阈值包括对应头部位移参数M1、M2、M3设定的二级平移阈值和对应头部位移参数R1、R2、R3设定的二级旋转阈值；其中，一级平移阈值小于二级平移阈值，一级旋转阈值小于二级旋转阈值。

在本发明的一些实施例中，所述一级平移阈值设定为1mm，所述一级旋转阈值设定为1度；所述二级平移阈值设定为1.5mm，所述二级旋转阈值设定为1.5度；一级头动阈值和二级头动阈值的具体数值可以根据实际需要进行调整，在此并不限定。

当头部位移参数M1、M2、M3均小于1mm且头部位移参数R1、R2、R3均小于1度时，判定头部位移参数的数据质量为“优”；

当任一头部位移参数M1、M2、M3大于1mm且不超过1.5mm，或任一头部位移参数R1、R2、R3大于1度且不超过1.5度时，判定头部位移参数的数据质量为“良”，被试处于头动异常状态；

当任一头部位移参数M1、M2、M3大于1.5mm或任一头部位移参数R1、R2、R3大于1.5度时，判定头部位移参数的数据质量为“差”，被试处于头动异常状态。

本实施例中，所述磁共振多参数被试监测方法还包括步骤S40、报警系统在被试处于头动异常状态和/或被试处于困倦状态时发出警报。当然，报警系统可以根据头部位移参数的数据质量发出不同的报警音，以提醒被试和操作人员，操作人员判定是否停止扫描。

进一步地，步骤S20和步骤S30之间还包括：S301、通过监控显示器实时显示所述实时眼部图像，以便操作人员可以根据实时眼部图像直接人为判断被试是否处于清醒状态。在本发明的一些实施例中，摄像机被调整至采集被试面部其他区域的图像，被试眼睛显示窗口实时显示和记录相关图像，操作人员可以根据相关图像人为判断被试的状态，增加了设备的可操作性；

S302、通过监控显示器实时显示头部位移参数M1、M2、M3和R1、R2、R3的数值；

S303、将头部位移参数M1、M2、M3和R1、R2、R3分别映射到坐标系中生成头部位移时序曲线并通过监控显示器进行实时显示；所述头部位移时序曲线的横轴对应采集时间，纵轴对应头部位移参数M1、M2、M3和R1、R2、R3的数值，每一头部位移时序曲线设定不一样的显示颜色，便于分辨；

S304、将所述眼睑宽度百分比和持续时间映射到坐标系中生成眼部时序曲线并通过监控显示器进行实时显示，所述眼部时序曲线的纵轴对应所述眼睑宽度百分比，所述眼部时序曲线的横轴对应持续时间；

S305、实时显示头部位移参数的数据质量，包括但不限于“优”、“良”或“差”，使得操作人员直观的感受头部位移参数的数据质量。

本实施例中，所述头部位移时序曲线和眼睛眼部时序曲线包括多次扫描记录和单次扫描记录两种记录模式，其中，多次扫描记录将每次计算获取的头部位移参数和眼睛状态参数的数值分别以时序曲线的形式进行显示；所述单次扫描记录只将最近一次扫描获取的头部位移参数和眼睛状态参数的数值显示分别以时序曲线的形式进行显示，并在每次扫描结束后自动清空数据。

进一步地，步骤S111和步骤S112之间还包括：

S121、将安装有摄像机的面部监测装置安装在磁共振成像采集端的头线圈上，被试头部进入头线圈内就位；将所述摄像机与调试显示器电连接，根据调试显示器临时显示的摄像机采集的实时眼部图像调整所述摄像机的位置和参数，直至获得成像质量合格的实时眼部图像；

S122、红外照明设备根据周围环境亮度自动开启并发出红外光保证被试的可视性；

S123、将功能成像扫描过程中所需的视觉信息通过镜片反射到被试眼睛中以告知被试，被试按照视觉信息进行相关动作。

本实施例提供的调试显示器显示的实时眼部图像与监控显示器显示的实时眼部图像的画面一致，在被试进入扫描位置后，连接并打开调试显示器，可以通过调试显示器显示的实时眼部图像调整摄像头的位置、角度和对焦等以获得质量合格的实时眼部图像，以使监控显示器一开始显示的便是质量合格的实时眼部图像，避免了操作人员在位于操作间的监控显示器和位于扫描间的摄像机之间来回跑动的麻烦，所述调试显示器在扫描期间保持为关闭状态。

实施例二

如图2所示，基于上述实施例提供的磁共振多参数被试监测方法，本实施提供一种磁共振多参数被试监测系统，包括控制单元，以及电连接所述控制单元的采集模块、监控显示器和报警系统。

采集模块用于采集获取被试的实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；控制单元基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像，计算得到被试眼睛状态参数和头部位移参数；

所述控制单元还用于调取预设的多级阈值，根据所述眼睛状态参数和头部位移参数与所述多级阈值的比较结果，判定被试的状态；当所述眼睛状态参数和头部位移参数超出多级阈值时，判定被试处于异常状态；

报警系统电连接所述控制单元，用于控制单元判定被试处于异常状态时发出警报。

具体的，所述采集模块包括摄像机和磁共振成像采集端，所述摄像机通过光纤电连接控制单元，用于采集所述实时眼部图像并传送给控制单元；所述磁共振成像采集端电连接所述控制单元，用于采集生成所述实时功能磁共振图像，所述磁共振成像采集端还用于将每一帧所述实时功能磁共振图像存储为一个DICOM文件，并通过预先设定的传输协议，将所述实时功能磁共振图像以DICOM文件的形式传输至所述控制单元。

本实施例提供的磁共振多参数被试监测系统是采用实施例一提供的磁共振多参数被试监测方法实现的，故本领域技术人员应该可知，其相互之间相同或近似的技术特征均可以借鉴通用，所述磁共振多参数被试监测方法所具有的技术效果，所述磁共振多参数被试监测系统同样具有，在此不再赘述。

进一步地，磁共振成像采集端的扫描床上一般设置有与人体头部轮廓大致匹配的头线圈(未示出)，结合图3所示，本发明提供的磁共振多参数被试监测系统还包括安装于所述头像圈上的面部监测装置20，面部监测装置20包括：

固定支架21，可拆卸安装在头线圈上，固定支架21上通过螺纹可拆卸安装有沿被试面部宽度方向设置的滑杆22。

定位组件23，定位组件23一端与滑杆22滑动配合，另一端转动安装有摄像机24，用于沿被试面部宽度方向进行摄像机24的定位调节；

镜片25，对应被试面部位置转动安装在固定支架21上，利用镜片25的反射作用，可将功能成像扫描过程中在远处屏幕显示的视觉信息反射到被试眼睛而告知被试；

红外照明设备26，通过定位软管27安装在固定支架21，定位软管27用于沿任意方向进行红外照明设备26的定位调节；红外照明设备26电连接所述控制单元，用于根据周围环境自动发出红外线提供照明，从而保证摄像机24在弱光环境情况下也能正常拍摄。

由于镜片25具备红外透射功能，红外线照明设备26发出的红外线可以透过镜片25正常照射在被试面部，因此，通过定位软管27可将红外照明设备26置于镜片25下方，也可将红外照明设备26置于镜片25上方，不影响照明效果。

本实施例中，固定支架21包括通过螺纹可拆卸安装连接的定位座211和定位板212，定位座211有两个，两个定位座211相对安装在所述头线圈两侧，定位板212上安装有滑杆22，定位板212上还通过安装有沿远离被试面部方向延伸设置的支撑臂213，支撑臂213上转动安装有镜片25。转动软管27的一端安装在支撑臂213上，另一端安装有红外照明设备26。

为了适应不同磁共振成像采集设备的头线圈形状，固定支架21可以根据实际情况进行设置成与头线圈相匹配的形状，不再赘述。在本发明的一些实施例中，所述磁共振多参数被试监测系统还包括调试显示器，安装在移动推车上，所述调试显示器电连接所述摄像机，用于显示所述实时眼部图像。工作人员可以通过调试显示器显示的实时眼部图像调整摄像头的位置、角度和对焦等以获得成像质量合格的实时眼部图像。

进一步地，结合图4所示，本发明提供的磁共振多参数被试监测系统还包括电连接所述控制单元的监控显示器，所述监控显示器包括排列设置的曲线显示窗口31、数值显示窗口32、被试眼睛显示窗口33和头部位移参数质量显示窗口34；

被试眼睛显示窗口33用于实时显示摄像机采集的实时眼部图像；

数值显示窗口32用于实时显示头部位移参数M1、M2、M3和R1、R2、R3的数值；

曲线显示窗口31用于实时显示将头部位移参数M1、M2、M3和R1、R2、R3分别映射到坐标系中生成的六条头部位移时序曲线，其中，所述头部位移时序曲线的横轴对应采集时间，纵轴对应头部位移参数M1、M2、M3和R1、R2、R3的数值；

曲线显示窗口31还用于实时显示将眼睑宽度和持续时间映射到坐标系中生成的眼部时序曲线。

在本发明的一些实施例中，为了不影响磁共振成像质量，本系统利用封闭导体对电磁辐射的屏蔽作用，将所有设备和电缆用无磁导体做全面覆盖，同时在开孔处利用波导效应做电磁屏蔽，使得本系统满足相关安全性要求，不会对操作人员和其他设备产生攻击性的危险，避免影响磁场的均匀性和功能磁共振图像的图像质量。

在本发明的一些实施例中，所述磁共振多参数被试监测系统还可扩展用于对被试的生理指标进行检测，包括呼吸、心率和指脉等，操作人员可以通过监控显示器可以直观观测到检测数值，控制单元可以设定一系列的相关阈值判定被试生理指标是否处于健康状态下，在此不一一赘述。

综上所述，本发明上述实施例提供的一种磁共振多参数被试监测方法以及监测系统，能够实时定量监测被试头部位移情况和眼睛状态，当被试处于头动异常状态和/或处于困倦状态时可通过报警系统自动报警，及时提醒操作人员和被试，让被试在磁共振成像扫描过车中及时调整自身状态，保证数据的可靠性性，或停止扫描，避免机时的浪费；

另外，磁共振成像扫描过程中被试的清醒或困倦程度、以及头部位移参数在功能磁共振图像的数据分析中有重要意义。被试的清醒程度直接与大脑的基础功能状态相关，本发明利用其直观的表征眼睑宽度，以及头部位移参数以协变量等方式输入后处理可以提高功能图像分析的质量，并提供更丰富的功能信息，辅助后续影响数据分析。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、采集模块获取被试实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；

S20、控制单元基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像进行计算，得到眼睛状态参数和头部位移参数；

S30、控制单元将所述眼睛状态参数和头部位移参数与预设的多级阈值进行比较，判定被试的状态。

2.根据权利要求1所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，所述眼睛状态参数包括眼睑宽度百分比和被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间；

所述头部位移参数包括分别表示被试头部沿X、Y、Z轴平移距离的M1、M2、M3和分别表示被试头部绕X、Y、Z轴旋转度数的R1、R2、R3。

3.根据权利要求2所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，步骤S10具体包括：

S111、将摄像机可调节地安装在磁共振成像采集端的头线圈上；

S112、在周围环境亮度符合要求时，摄像机在扫描开始阶段预先采集一段被试正常状态下的眼睛部位初始图像视频，所述初始图像视频内的图像存储在所述控制单元内作为基准眼睛图像；

S113、摄像机以设定的采集频率获取所述实时眼部图像，并将所述实时眼部图像发送至控制单元。

4.根据权利要求3所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，步骤S10还具体包括：

S121、磁共振成像采集端以设定频率扫描被试头部，获取所述实时功能磁共振图像；

S122、所述控制单元通过预先设定的传输协议从所述磁共振成像采集端读取并存储所述实时功能磁共振图像。

5.根据权利要求4所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，步骤S20具体包括：

S21、控制单元识别所述基准眼睛图像中的眼睛位置，利用灰度变化检测上下眼睑边缘，计算扫描开始阶段上下眼睑宽度的平均值，并将所述平均值作为基准眼睑宽度；

S22、控制单元基于所述实时眼部图像计算实时扫描阶段上下眼睑宽度和被试眼睛处于该眼睑宽度的持续时间，获取所述眼睛状态参数；

S23、控制单元将获取的第一帧所述实时功能磁共振图像作为基准头部图像，并将后续获取的所述实时功能磁共振图像逐个配准到所述基准头部图像，获取所述头部位移参数。

6.根据权利要求5所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，所述眼睑宽度百分比为实时扫描阶段获取的眼睑宽度与所述基准眼睑宽度的百分比。

7.根据权利要求2所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，所述多级阈值包括：

清醒状态阈值，包括眼睑宽度百分比阈值和持续时间阈值；

头动阈值，包括一级头动阈值和二级头动阈值，所述一级头动阈值包括对应头部位移参数M1、M2、M3设定的一级平移阈值和对应头部位移参数R1、R2、R3设定的一级旋转阈值；

所述二级头动阈值包括对应头部位移参数M1、M2、M3设定的二级平移阈值和对应头部位移参数R1、R2、R3设定的二级旋转阈值。

8.根据权利要求7所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，步骤S30具体包括：

当所述眼睑宽度百分比小于所述眼睑宽度百分比阈值且被试眼睛处在该眼睑宽度的持续时间大于所述持续时间阈值时，判定被试处于困倦状态；

当头部位移参数M1、M2、M3小于所述一级平移阈值且头部位移参数R1、R2、R3小于一级旋转阈值时，判定所述头部位移参数的数据质量为“优”，被试处于正常状态；

当任一头部位移参数M1、M2、M3大于一级平移阈值且不超过二级平移阈值，和/或任一头部位移参数R1、R2、R3大于一级旋转阈值且不超过二级旋转阈值时，判定所述头部位移参数的数据质量为“良”，被试处于头动异常状态；

当任一头部位移参数M1、M2、M3大于二级平移阈值和/或任一头部位移参数R1、R2、R3大于二级旋转阈值时，判定所述头部位移参数的数据质量为“差”，被试处于头动异常状态。

9.根据权利要求1所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，步骤S20和步骤S30之间还包括：

S301、监控显示器显示所述实时眼部图像；

S302、监控显示器实时显示所述头部位移参数的数值；

S303、基于所述眼睛状态参数生成眼部时序曲线并通过监控显示器实时显示；

S304、基于所述头部位移参数生成头部位移时序曲线并通过监控显示器实时显示。

10.根据权利要求1所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，还包括：

步骤S40、报警系统在所述控制单元判定被试处于异常状态时发出警报。

11.根据权利要求3所述的磁共振多参数被试监测方法，其特征在于，步骤S111和步骤S112之间还包括：

S121、将所述摄像机与调试显示器电连接，根据调试显示器显示的所述实时眼部图像调整所述摄像机，直至获得成像质量合格的实时眼部图像；

S122、红外照明设备根据周围环境亮度自动发出红外光，调节摄像机的可视性；

S123、将功能成像所需的视觉信息通过镜片反射到被试眼睛中。

12.一种磁共振多参数被试监测系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取被试实时眼部图像，以及被试头部的实时功能磁共振图像；

控制单元，用于基于所述实时眼部图像和实时功能磁共振图像计算得到被试的眼睛状态参数和头部位移参数；

所述控制单元还用于根据所述眼睛状态参数和头部位移参数与预设的多级阈值的比较结果，判定被试的状态。

13.根据权利要求12所述的磁共振多参数被试监测系统，其特征在于，所述采集模块包括：

摄像机，通过光纤电连接所述控制单元，用于获取所述实时眼部图像；

磁共振成像采集端，电连接所述控制单元，用于采集生成所述实时功能磁共振图像；

所述磁共振成像采集端还用于依据预先设定的传输协议，将所述实时功能磁共振图像传输至所述控制单元。

14.根据权利要求13所述的磁共振多参数被试监测系统，其特征在于，还包括面部监测装置，所述面部监测装置安装在磁共振成像采集端的头线圈上，包括：

固定支架，可拆卸安装在所述头像圈上，所述固定支架上安装有沿被试面部宽度方向设置的滑杆；

定位组件，所述定位组件一端与所述滑杆滑动配合，所述定位组件另一端转动安装有所述摄像机，所述定位组件用于调节所述摄像机的定位；

红外照明设备，通过定位软管安装在所述固定支架上，所述定位软管用于调节所述红外照明设备的定位，所述红外照明设备电连接所述控制单元，用于根据周围环境亮度自动发出红外光；

镜片，对应被试面部转动安装在所述固定支架上，用于将功能成像所需的视觉信息反射到被试眼睛中。

15.根据权利要求13所述的磁共振多参数被试监测系统，其特征在于，还包括电连接所述控制单元的监控显示器，所述监控显示器包括排列设置的曲线显示窗口、数值显示窗口和被试眼睛显示窗口；

所述被试眼睛显示窗口用于显示所述实时眼部图像；所述数值显示窗口用于实时显示所述头部位移参数的数值；所述曲线显示窗口用于实时显示基于所述头部位移参数生成的头部位移时序曲线。

16.根据权利要求13所述的磁共振多参数被试监测系统，其特征在于，还包括电连接所述控制单元的报警系统，所述报警系统用于在所述控制单元判定被试处于异常状态时发出警报。