基於實時反饋的腦功能磁共振視覺刺激與眼動分析系統

《基於實時反饋的腦功能磁共振視覺刺激與眼動分析系統》是依託四川大學，由龔啟勇擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於實時反饋的腦功能磁共振視覺刺激與眼動分析系統
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：龔啟勇
• 依託單位：四川大學

項目摘要

本項目針對影像相關設備亟需原始創新的國家需求及其在腦功能相關研究中的迫切需要，結合課題組在腦功能磁共振、視覺刺激、眼動跟蹤等相關技術套用與研發上的前期經驗積累，研製具有自主智慧財產權和技術創新的腦功能磁共振專用視覺刺激與眼動分析設備。開展相關磁兼容眼動跟蹤技術、基於DSP-FPGA的集成視頻壓縮與眼動跟蹤計算於一體的高速攝像裝置、快速眼動跟蹤視線算法、眼動機制模型、視覺刺激與眼動信息互動實現模式的研究，發展相關新技術，彌補現有此類設備的不足。為在磁共振設備特定的環境下展開視覺刺激與實時眼動信息反饋調節提供靈活手段，為功能磁共振在精神與神經疾病診斷、情緒與認知等領域的研究提供有力的工具。進一步提升我國在功能磁共振相關設備上的研發與套用能力，力爭在本領域達到甚至超越國際前沿技術水平。

結題摘要

在利用功能磁共振成像對腦功能和腦疾病進行研究時，視覺刺激任務以及對被試人員視線的監測具有重要意義，因其是實現可靠研究結果的質量保障。本項目針對這部分影像相關設備亟需原始創新的國家需求及其在腦功能相關研究中的迫切需要，結合課題組在腦功能磁共振成像、視覺刺激研究、眼跟蹤研究等相關領域的套用與研發前期研究基礎上，開展了基於實時反饋技術的腦功能磁共振視覺刺激與眼動分析系統的實現技術研究，內容涉及高速圖像感測器控制與接口電路、紅外光學成像器件的設計與製作、快速眼動跟蹤視線算法、眼動機制模型、視覺刺激與眼動信息互動實現模式、磁共振電磁環境下的三維顯示技術以及磁共振兼容技術。研製出（一）以LUPA300圖像感測器為基礎的千兆網接口高速攝機，以及基於 FPGA 的集成眼動跟蹤計算的Cameralink-光纖轉換接口，幀率最高可達800幀/秒；（二）磁共振兼容的紅外傳像光纖成像裝置，前段鏡頭置於紅外半反半透鏡後，工作距離20cm，不影響反射鏡式刺激儀工作，耦合至2.2米傳像光纖，經後端耦合後連線高速攝像機，所有鏡頭與光纖端面均紅外增透；（三）高幀率視線跟蹤與熱點分析軟體，視線跟蹤利用瞳孔和普爾辛反射斑經校正實現對視線的計算，在頭固定模式下配合高速攝像機精度可達＜1º，視線追蹤速度可達500幀/秒；（四）具有掃描同步功能的Gabor斑的磁共振視覺刺激軟體，Bock刺激模式與圖案自行設定；（五）眼動視線實時互動的人機接口；（六）磁共振兼容三維全息視場顯示器。項目研發過程中申請9項專利，其中5項已獲得授權；發表論文22篇，其中SCI收錄19篇，EI收錄2篇，設備主要指標達到國際主流水平，部分指標達到甚至超過國際先進水平。上述硬體和軟體的成功研製彌補現有此類設備的不足，為在磁共振掃描的特定環境下展開視覺刺激與實時眼動信息反饋調節提供了靈活手段，為功能磁共振在精神與神經疾病診斷、情緒與認知等領域的研究提供了有力的工具，同時提升了我國在功能磁共振相關設備上的研發與套用能力。