功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁共振成像配套裝置，尤其涉及一種功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)作為一項(xiàng)新興的研究手段，已被廣泛地應(yīng)用到認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域，用來探討人類認(rèn)知過程與情緒活動(dòng)的腦機(jī)制。除了直接以人類作為研究對象外，非人靈長類動(dòng)物作為人類的最近親屬，具有與人類相似的大腦結(jié)構(gòu)，且具備高級腦功能，可以被訓(xùn)練完成特定類型的測試任務(wù)。對評價(jià)認(rèn)知能力、情緒反應(yīng)等具有其它動(dòng)物無法替代的作用，是人類大腦的正常功能基礎(chǔ)研究和疾病病理研究的理想動(dòng)物模型。這些研究發(fā)現(xiàn)帶來的一個(gè)直接效應(yīng)就是能夠突破轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的困境，使得生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究成果有效地轉(zhuǎn)化為臨床引用，合理地將功能磁共振成像技術(shù)應(yīng)用于靈長類動(dòng)物(包含人類)的腦機(jī)制研究，可以大大推動(dòng)神經(jīng)科學(xué)、人類疾病模型等基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)展和突破。
[0003]相比較應(yīng)用于常規(guī)磁共振成像而言，在功能磁共振實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生了很多能夠針對特定實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模式，任務(wù)刺激復(fù)雜多變，同時(shí)，為獲得有效且可靠的科研實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)人員必須借助實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)來控制任務(wù)刺激實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，這其中包括對整個(gè)掃描過程中同步完整動(dòng)物的各項(xiàng)生理參數(shù)，以及根據(jù)實(shí)時(shí)反饋的生理參數(shù)及時(shí)調(diào)整任務(wù)刺激方案等。
[0004]但是目前關(guān)于靈長類動(dòng)物(包含人類)功能磁共振實(shí)驗(yàn)同步生理監(jiān)測與觸發(fā)刺激實(shí)現(xiàn)方法、種類、架構(gòu)等問題的研究尚不完善，不同的實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)中都是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和特定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，這就大大降低了實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性質(zhì)受到質(zhì)疑。不但如此，由于牽涉到多種設(shè)備的相互配合，往往需要實(shí)驗(yàn)人員同時(shí)操縱多種設(shè)備，且各個(gè)設(shè)備間無法及時(shí)同步，進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)的可靠性。
[0005]基于上述原因，建立一個(gè)可實(shí)現(xiàn)中央集中控制的，硬件接口統(tǒng)一，能夠在磁共振成像掃描時(shí)同步接收觸發(fā)信號，同步記錄靈長類動(dòng)物(包含人類)各項(xiàng)生理參數(shù)且適用于靈長類動(dòng)物視覺、觸覺等任務(wù)刺激的軟、硬件技術(shù)平臺(tái)，不但對簡化實(shí)驗(yàn)操作流程，提高數(shù)據(jù)可靠性有非常大的幫助，對于功能磁共振腦科學(xué)研究無疑具有更加重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0007]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制、硬件接口統(tǒng)一，能夠在磁共振成像掃描時(shí)同步接收觸發(fā)信號，同步記錄靈長類動(dòng)物各項(xiàng)生理參數(shù)且適用于靈長類動(dòng)物視覺、觸覺等任務(wù)刺激的軟、硬件技術(shù)平臺(tái)，簡化實(shí)驗(yàn)操作流程，提高數(shù)據(jù)可靠性，并可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于腦科學(xué)、神經(jīng)醫(yī)學(xué)、認(rèn)知心理科學(xué)以及未來的臨床研究等領(lǐng)域。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本發(fā)明揭示了一種功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、下位機(jī)以及磁共振成像設(shè)備，其中:
[0009]上位機(jī)用于人機(jī)交互以及對下位機(jī)的控制，內(nèi)部設(shè)有第一通訊模塊和第二通訊模塊；
[0010]下位機(jī)用于和磁共振成像設(shè)備的通信和交互處理，進(jìn)一步包括:
[0011]刺激任務(wù)產(chǎn)生模塊，基于上位機(jī)發(fā)出的指令產(chǎn)生刺激任務(wù)；以及
[0012]監(jiān)測模塊，通過第一通訊模塊和上位機(jī)通信，在刺激任務(wù)進(jìn)行時(shí)記錄被測對象在磁共振成像設(shè)備中測得的反應(yīng)參數(shù)并將反應(yīng)參數(shù)反饋給上位機(jī)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，第一通訊模塊是數(shù)據(jù)采集卡。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集卡是PCI板塊。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，第二通訊模塊是串行通訊模塊。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，上位機(jī)還包括:
[0017]中央控制模塊，通過第一通訊模塊和第二通訊模塊，將下位機(jī)中的各模塊進(jìn)行時(shí)鐘同步、統(tǒng)一控制和共同協(xié)作。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，刺激任務(wù)產(chǎn)生模塊進(jìn)一步包括:
[0019]觸覺刺激任務(wù)產(chǎn)生單元，通過第一通訊模塊和上位機(jī)通信，且連接磁共振成像設(shè)備的觸覺終端，基于上位機(jī)的指令發(fā)起觸覺刺激任務(wù)；以及
[0020]視覺刺激任務(wù)產(chǎn)生單元，通過第二通訊模塊和上位機(jī)通信，且連接磁共振成像設(shè)備的顯示器，基于上位機(jī)的指令發(fā)起視覺刺激任務(wù)，并控制磁共振成像設(shè)備的顯示器上的操作。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，監(jiān)測模塊進(jìn)一步包括:
[0022]生理監(jiān)測單元，通過第一通訊模塊和上位機(jī)通信，且連接磁共振成像設(shè)備的生理監(jiān)測探頭，在刺激任務(wù)進(jìn)行時(shí)記錄被測對象在磁共振成像設(shè)備的生理監(jiān)測探頭測得的生理參數(shù)并反饋給上位機(jī)；以及
[0023]眼動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)測單元，通過第一通訊模塊和上位機(jī)通信，且連接磁共振成像設(shè)備的眼動(dòng)監(jiān)視攝像頭，在刺激任務(wù)進(jìn)行時(shí)記錄被測對象在磁共振成像設(shè)備的眼動(dòng)監(jiān)視攝像頭所測得的眼動(dòng)數(shù)據(jù)并反饋給上位機(jī)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，下位機(jī)還包括:
[0025]觸覺反饋模塊，通過第二通訊模塊和上位機(jī)通信，且連接磁共振成像設(shè)備的觸覺終端，在刺激任務(wù)進(jìn)行時(shí)記錄被測對象在磁共振成像設(shè)備的觸覺終端所測得的觸覺參數(shù)并反饋給上位機(jī)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的一實(shí)施例，下位機(jī)還包括:
[0027]任務(wù)激勵(lì)模塊，通過第一通訊模塊和上位機(jī)通信，且連接磁共振成像設(shè)備的激勵(lì)終端，基于上位機(jī)發(fā)出的指令控制磁共振成像設(shè)備的激勵(lì)終端。
[0028]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明針對目前市面上的功能磁共振沒有使用LabVIEW和磁共振以及刺激系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)硬件的案例(每個(gè)系統(tǒng)都是獨(dú)立工作，或者反饋程度有限；獲取的實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)受限無法對刺激進(jìn)行實(shí)時(shí)有效調(diào)節(jié))，創(chuàng)新性地提出了使用LabVIEW和NI PC1-6229數(shù)據(jù)采集卡，可進(jìn)行實(shí)時(shí)生理監(jiān)測和眼動(dòng)反饋調(diào)節(jié)的一體化功能磁共振刺激系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用獲得實(shí)時(shí)的生理監(jiān)測和眼動(dòng)反饋信息，實(shí)現(xiàn)與刺激相關(guān)的互動(dòng)調(diào)節(jié)，在硬件方面使用眼動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)和生理監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)視覺/觸覺刺激與反饋的有效互動(dòng)的目的。也為靈長類功能磁共振的以及將來的人類精神疾病研究等提供性能優(yōu)越的集成度較高的中央控制系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0029]圖1示出了本發(fā)明的功能磁共振成像同步監(jiān)測與觸發(fā)刺激控制系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的原理圖。
[0030]圖2示出了本發(fā)明的控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖。
[0031]圖3示出了本發(fā)明的控制系統(tǒng)在加載參數(shù)文件時(shí)的流程圖。
[0032]附圖標(biāo)記:
[0033]上位機(jī)