本技术属于磁共振成像领域，尤其涉及一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统和方法。
背景技术：
1、血氧水平依赖性功能磁共振成像(bold-fmri)可以应用在大脑研究中，是绘制人类大脑功能图谱的主要方法，然而，bold-fmri受限于较低的时间分辨率，且仅提供对潜在神经活动的间接测量，难以追踪功能网络中神经元活动的时间动态(约100毫秒)，因此，无法提供认知功能如何从不同大脑区域之间的交流中产生的信息。
2、现有的磁共振成像技术，因为时空分辨率较低，导致无法有效对人类大脑的神经活动和脑功能激活进行检测，对于可以一定程度上对人类大脑的神经活动和脑功能激活进行检测的方式又存在信噪比低、扫描时间过长的问题。
3、针对现有的磁共振成像技术所存在的无法同时保证时空分辨率、信噪比和扫描时间的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、本技术目的在于提供一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统和方法，可以达到在满足高时间分辨率和高空间分辨率的需求的同时，提升信噪比和缩短扫描时长的技术效果。
2、本技术提供一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统和方法是这样实现的：
3、一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统，包括：功能任务设计模块、数据采集模块、磁共振谱仪、功能刺激设备、控制设备和计算平台，其中：
4、所述功能任务设计模块，用于设计功能任务流，其中，功能任务流中包括：静息状态任务时段、刺激状态任务时段、刺激状态任务的类型、静息状态和刺激状态的呈现方式；
5、所述数据采集模块，用于生成磁共振数据采集序列，磁共振数据采集序列包括tr数量、tr的数值大小、脉冲翻转角度、每个tr中包括一个回波链、每个回波链包含的回波数目、每个回波链的时间长度；
6、所述磁共振谱仪，用于对所述磁共振数据采集序列的采集时序进行控制，以得到静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像；
7、所述控制设备，按照所述功能任务流对回波链数据采集开始的时间和功能任务状态开始的时间的差值进行控制；
8、所述功能刺激设备，用于根据功能任务流进行功能任务的状态呈现；
9、所述计算平台，用于根据静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
10、在一个实施方式中，所述控制设备中设置有嵌入式实时控制主板，其中，所述嵌入式实时控制主板用于根据预先设置的每个回波链数据采集开始的时间和功能任务状态开始的时间的差值，对功能刺激设备功能任务开始的时间以及任务状态进行控制。
11、在一个实施方式中，静息状态和刺激状态的呈现方式包括：交替出现，顺序先后出现，在静息状态对应的时间跨度上，功能刺激设备不呈现刺激，在刺激状态的时间跨度上，功能刺激设备呈现刺激。
12、在一个实施方式中，所述计算平台具体用于将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
13、在一个实施方式中，上述系统还包括：
14、显示器，与所述计算平台通信，用于获取并显示所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线、所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线、和所述差值曲线；
15、其中，所述显示器与所述计算平台一体化设置或者分开设置。
16、一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统，包括：磁共振谱仪、功能刺激设备、控制设备和计算平台，其中：
17、所述磁共振谱仪用于在预定功能任务状态的每个tr中，在激发脉冲之后，采用磁共振回波链的方式，采集每个回波时刻的磁共振信号，以得到静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像，其中，预定功能任务状态包括：静息状态和刺激状态；
18、所述控制设备用于接收磁共振谱仪发出的信号，并发出信号控制所述功能刺激设备在刺激状态中呈现刺激，在静息状态中不呈现刺激；所述控制设备还用于反向发出信号控制磁共振谱仪，同时控制功能刺激设备；
19、所述计算平台，与所述磁共振谱仪进行通信，用于获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像，并根据静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
20、在一个实施方式中，所述功能刺激设备包括以下至少之一：声音设备、触觉设备、光设备、电设备。
21、在一个实施方式中，所述计算平台具体用于将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
22、一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统，包括：
23、磁共振谱仪，用于通过磁共振回波链数据采集的方式，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像；
24、计算平台，用于将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
25、一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测方法，所述方法包括：
26、通过磁共振回波链数据采集的方式，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像；
27、将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；
28、将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；
29、计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；
30、根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
31、在一个实施方式中，通过第一磁共振数据采集序列，获取静息状态下不同时间点的磁共振信号，其中，第一磁共振数据采集序列中包括m个tr，每个tr包括一个回波链，一个回波链包括n个回波，每个回波填充到相应的k空间，静息状态下包括：m×n个k空间；
32、通过第二磁共振数据采集序列，获取刺激状态下不同时间点的磁共振信号，其中，第二磁共振数据采集序列中包括m个tr，每个tr包括一个回波链，一个回波链包括n个回波，每个回波填充到相应的k空间，刺激状态下包括：m×n个k空间，其中，m和n为正整数。
33、在一个实施方式中，所述静息状态和刺激状态交替出现，所述第一磁共振数据采集序列与所述第二磁共振数据采集序列处于交替状态，在一个交替周期中的所有回波在k空间中的相位编码相同。
34、在一个实施方式中，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像包括：
35、通过重复执行静息状态和刺激状态交替周期，并修改相位编码梯度，直至每个回波链中每一个回波的时间点的二维k空间被填满，以得到m×n个完整k空间，对每一个完整k空间进行傅里叶变换，得到静息状态下m×n幅对应不同时间点的磁共振图像和刺激状态下m×n幅对应不同时间点的磁共振图像。
36、在一个实施方式中，在每一个tr中，在激发脉冲之后，采用磁共振梯度回波链的方式，采集每个回波时刻的磁共振信号。
37、在一个实施方式中，在每一个tr中，在激发脉冲之后，采用重聚脉冲重聚磁共振信号；在重聚磁共振信号之后，采用磁共振自旋回波链的方式，采集每个回波时刻的磁共振信号。
38、在一个实施方式中，在通过磁共振回波链数据采集的方式，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像的过程中，回波链数据采集开始的时间和功能任务状态开始的时间的差值在每个重复周期中的误差控制在毫秒级或亚毫秒级，其中，功能任务状态包括：静息状态和刺激状态；
39、其中，通过预先建立的高时间精度的功能刺激系统对回波链数据采集和功能任务状态进行控制。
40、在一个实施方式中，所述方法包括：
41、获取模块，用于通过磁共振回波链数据采集的方式，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像；
42、第一生成模块，用于将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；
43、第二生成模块，用于将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；
44、计算模块，用于计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；
45、确定模块，用于根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
46、在一个实施方式中，通过第一磁共振数据采集序列，获取静息状态下不同时间点的磁共振信号，其中，第一磁共振数据采集序列中包括m个tr，每个tr中的回波链包括n个回波，相应的，静息状态下包括：m×n个k空间；
47、通过第二磁共振数据采集序列，获取刺激状态下不同时间点的磁共振信号，其中，第二磁共振数据采集序列中包括m个tr，每个tr中的回波链包括n个回波，相应的，刺激状态下包括：m×n个k空间，其中，m和n为正整数。
48、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
49、本技术提供的基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统和方法，通过磁共振回波链数据采集的方式，获取静息状态下和刺激状态下的不同回波所对应时间点的磁共振图像，得到第一重建图像集和第二重建图像集，然后，对第一重建图像集的目标脑区位置点进行幅度提取，得到静息状态的幅度变化曲线；对第二重建图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位变化曲线，进一步的，计算所述静息状态的幅度或相位变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位变化曲线之间的差，得到差值曲线；根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。即，利用磁共振回波链的方式分别采集不同功能任务状态(静息状态、刺激状态)下不同时间点的磁共振信号，并求取两个状态的磁共振信号的差异来检测神经活动时间动态信息和脑功能激活。因为可以采用长tr和大脉冲翻转角，可以获得高信噪比，从而解决了现有的在满足高时间分辨率和高空间分辨率的需求的情况下，信噪比较低和扫描时间过长的问题，达到了在满足高时间分辨率和高空间分辨率的需求的同时，提升信噪比和缩短扫描时长的技术效果。
1.一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统，其特征在于，包括：功能任务设计模块、数据采集模块、磁共振谱仪、控制设备、功能刺激设备和计算平台，其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制设备中设置有嵌入式实时控制主板，其中，所述嵌入式实时控制主板用于根据预先设置的每个回波链数据采集开始的时间和功能任务状态开始的时间的差值，对功能刺激设备功能任务开始的时间以及任务状态进行控制。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，静息状态和刺激状态的呈现方式包括：交替出现，顺序先后出现，在静息状态对应的时间跨度上，功能刺激设备不呈现刺激，在刺激状态的时间跨度上，功能刺激设备呈现刺激。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算平台具体用于将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：
6.一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统，其特征在于，包括：磁共振谱仪、功能刺激设备、控制设备和计算平台，其中：
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功能刺激设备包括以下至少之一：声音设备、触觉设备、光设备、电设备。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算平台具体用于将静息状态下不同时间点的磁共振图像作为第一图像集，对第一图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到静息状态的幅度或相位随时间变化曲线；将刺激状态下不同时间点的磁共振图像作为第二图像集，对第二图像集的目标脑区位置点进行幅度或相位提取，得到刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线，其中，所述第一图像集的目标脑区位置点和第二图像集的目标脑区位置点相同；计算所述静息状态的幅度或相位随时间变化曲线和所述刺激状态的幅度或相位随时间变化曲线之间的差，得到差值曲线；根据所述差值曲线上的波动，确定神经活动和脑功能激活状态时间点。
9.一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测系统，其特征在于，包括：
10.一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测方法，其特征在于，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过第一磁共振数据采集序列，获取静息状态下不同时间点的磁共振信号，其中，第一磁共振数据采集序列中包括m个tr，每个tr包括一个回波链，一个回波链包括n个回波，每个回波填充到相应的k空间，静息状态下包括：m×n个k空间；
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述静息状态和刺激状态交替出现，所述第一磁共振数据采集序列与所述第二磁共振数据采集序列处于交替状态，在一个交替周期中的所有回波在k空间中的相位编码相同。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像包括：
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在每一个tr中，在激发脉冲之后，采用磁共振梯度回波链的方式，采集每个回波时刻的磁共振信号。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在每一个tr中，在激发脉冲之后，采用重聚脉冲重聚磁共振信号；在重聚磁共振信号之后，采用磁共振自旋回波链的方式，采集每个回波时刻的磁共振信号。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在通过磁共振回波链数据采集的方式，分别获取静息状态下和刺激状态下不同回波所对应时间点的磁共振图像的过程中，回波链数据采集开始的时间和功能任务状态开始的时间的差值在每个重复周期中的误差控制在毫秒级或亚毫秒级，其中，功能任务状态包括：静息状态和刺激状态；
17.一种基于磁共振的神经活动和脑功能激活检测装置，其特征在于，包括：
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，通过第一磁共振数据采集序列，获取静息状态下不同时间点的磁共振信号，其中，第一磁共振数据采集序列中包括m个tr，每个tr中的回波链包括n个回波，相应的，静息状态下包括：m×n个k空间；
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求10至16中任一项所述方法的步骤。
