• 技術名稱
  • 應用於磁振造影之即時頭動偵測與校正技術
  • 計畫單位
  • 長庚大學
  • 展區位置
  • 僅供線上展示
  • 聯絡人
  • 趙一平
  • 電子信箱
  • catpin@gmail.com
技術說明 運用磁振造影技術來探索大腦功能與結構、神經精神疾病機轉成因與心智運作歷程的腦科學研究於國內外均蓬勃的發展,而大腦磁振造影掃描時受試者均被要求必須於過程中保持頭部固定不動,但是對於大多數人而言,這是一件不容易的事情,尤其是兒童、老人、中風與帕金森氏症的病患則更為困難。掃描過程中的頭部移動會造成磁振影像產生運動雜訊,不僅需要耗費人力經費重新掃描,造成病患來回奔波之不便,在臨床上可能會造成錯誤診斷,在研究中則可能會出現假活化區的產生與數值估測錯誤的狀況。

本研究結合可適用於磁振造影高磁場(1.5 Tesla-3 Tesla)環境之加速規感測器與磁力計感測器,建構一個可適用於磁振造影儀中的即時頭動偵測系統。技術上,我們利用加速規偵測三軸之地球重力加速度變化,來估測受測者於磁振造影儀中頭部轉動的俯仰角(pitch angle)與滾轉角(roll angle),並輔以磁力計感測器來估測出偏航角(yaw angle),有此三個角度即可推估其頭部旋轉矩陣,進而作為影像校正與減少運動雜訊所需之資訊,提升腦部磁振影像成像品質。其中磁力感測器估測偏航角的技術必須先將磁力計預先放入磁振造影環境,先行偵測並推估出X軸與Y軸的磁力變化與其偏航角數值的線性轉換函式,而實際使用時即可利用此函式以及磁力計所量測的磁力變化數值計算出目前受試者之偏航角角度。透過分析以擷取受試者於掃描過程中之頭動資訊,繼而經由調整磁振造影成像序列或即時影像處理來建構一即時校正系統,以解決頭動所造成之影像雜訊問題,且並發展一套即時磁振影像分析軟體,藉由高速網路傳輸技術與圖形處理器工作站的強大運算能力,將頭動校正後的影像資料進行功能性磁振影像、大腦靜息態功能網路與擴散磁振影像即時分析,以提供神經回饋、睡眠週期判定與腫瘤術前規劃等應用所需之工具。

此系統之建置將成為台灣第一套適用於磁振造影環境之即時頭動偵測與校正系統,透過結合即時磁振影像分析,將可提昇國內磁振造影之研究發展,並朝技術轉移與產品化之目標進行。且相較於國外採用高速攝影機與電腦視覺技術來偵測頭動的技術,本系統之建置成本低廉,因此相當具有其發展性。
科學突破性 為世界上第一個結合加速規與磁力計作為估測磁振造影高磁場環境下之偵測受測者頭動的技術,即時偵測頭動矩陣將可應用於影像校正,大幅減少頭動所造成的雜訊,進而提升影像品質,可避免在臨床上因為頭動而需要重複掃描的時間與金錢浪費,對於兒童、年者長與患有不自覺顫動的中風病患或帕金森氏症病患均有實質上臨床助益。
產業應用性 由於腦科學研究逐漸成為主流,也因為其取像之不易,因此發展高速成像技術、抗運動雜訊之取像序列以及頭動偵測與校正技術是相當重要的。從國外廠商發售的產品來看,頭動偵測技術與設備確實有其市場,未來若能夠順利移轉到業界,將可協助國內業者在這方面技術的提升,也可以作為台灣發展醫療儀器創新產業應用。
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