大脑生理物理特性参数的快速定量磁共振成像方法研究的任务书.docx

大脑生理物理特性参数的快速定量磁共振成像方法研究的任务书
一、研究背景和意义
大脑生理物理特性参数的定量磁共振成像方法研究具有重要的科学和应用价值。大脑的生理功能和疾病状态都与其物理化学特性密切相关，如血氧含量、磁化转移率、扩散系数、熵值等指标，它们对于揭示大脑的神经生理学机制、诊断神经疾病、评估神经药物的疗效、监测神经系统的康复情况等有着不可替代的作用。
传统的磁共振成像技术只能获得图像形态信息，对于生理化学特性的定量测量较为困难，而基于磁共振的定量成像技术则能够对大脑的物理化学特性进行定量化的测量。但是，磁共振定量成像技术的速度相对较慢，且需要高强度的磁场和昂贵的设备，这限制了其在临床应用中的普及。因此，发展一种快速的定量磁共振成像方法，对于促进大脑生理学、病理学以及神经科学的研究，有着重要意义。
二、研究内容和方法
本研究旨在探索一种快速的大脑生理物理特性参数的定量磁共振成像方法。具体要求如下：
(1)基于脑区分割技术，研究不同脑区的生理物理特性参数的差异性和规律性；
(2)建立快速的磁共振成像脑区分割算法，并应用于大量的磁共振成像数据中；
(3)基于数据驱动的方法，建立大脑不同生理物理特性参数与脑功能和疾病状态的联系模型，进一步分析大脑生理学机制；
(4)评估该定量磁共振成像方法的可靠性和重复性，并对比传统磁共振定量成像方法的优劣，为其在临床应用方面提供参考。
研究方法主要包括：
(1)收集大量的健康人和病人的脑部磁共振成像数据，其中包括多个序列的成像数据，如结构成像、弥散成像、磁共振波谱成像以及动态增强成像等；
(2)利用大数据分析技术，包括深度学习和数据挖掘等，对成像数据进行处理和分析，提取出不同生理物理特性参数；
(3)建立快速磁共振成像脑分割算法，对脑部不同组织区域进行分割，并将分割结果与生理物理指标进行关联分析；
(4)建立数据驱动的大脑生理物理特性参数与脑功能和疾病状态的联系模型，选取典型的神经疾病或功能任务作为研究对象；
(5)分别对不同的定量磁共振成像方法进行评估和比较，包括可重复性、准确性、灵敏度等方面的评价。
三、预期成果和意义
预计本研究能够实现以下成果：
(1)建立一种快速的大脑生理物理特性参数的定量磁共振成像方法，能够高效地对大量的脑成像数据进行处理和分析；
(2)深入了解大脑的生理学机制，揭示生理物理特性参数对于大脑功能和疾病状态的影响，提供不同神经疾病的诊断和治疗的依据；
(3)对于推动磁共振成像技术在临床应用中的普及和提高诊断和治疗的准确性具有重要意义。
四、研究计划和安排
本研究计划时间为三年，主要的研究内容和安排如下：
第一年
（1）收集磁共振成像数据及相应的临床资料、基础实验数据；建立数据管理和分析系统；
（2）开展头部基础解剖学研究和量化方法验证；
（3）建立快速磁共振成像脑分割算法，同时开展算法优化和测试；
（4）对算法进行初步验证和评估。
第二年
（1）收集更多的磁共振成像数据；
（2）开展数据分析和生理物理特性参数提取及它们的相关分析；
（3）建立大脑生理特性参数与脑功能和疾病状态的联系模型；
（4）对算法进行进一步优化和测试。
第三年
（1）完成算法测试和性能优化工作；
（2）对算法进行充分验证和评价，包括可重复性、准确性、灵敏度等指标的评估；
（3）完成本研究论文的撰写和相关成果的发表；
（4）准备相关技术报告和学术会议的演讲。
五、预期经费和人员安排
本研究预期经费为1000万元，主要用于实验设备采购、数据管理与分析、人力投入等方面。本研究将同事聘请3名博士后、2名硕士研究生，以及必要的工程师和技术支持人员，共同完成研究任务。