[发明专利]一种基于多模态磁共振成像的脑区功能定位方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械及医学图像处理和神经影像领域，尤其是一种基于多模态磁共振成像的脑区功能定位方法。

背景技术

神经科学以及临床医学的神经精神疾病诊疗中，常常会涉及针对某个功能脑区的定位，然后对该特定脑区进行手术治疗，或者物理器械干预等。例如经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)设备对脑部背外侧前额叶(Dorsolateral Prefrontal Cortex，DLPFC)的磁场干预，必须事先对该手术患者的头部背外侧前额叶有准确的定位，这样才能保证刺激的有效性，同时也避免对其周围其它的功能脑区造成不必要的伤害。目前临床常用的脑功能区定位方式有两种：第一，选用适度的频率的磁场(一般由低到高试探，直至食指有无控制意识的抽动)刺激大脑中央沟两侧的顶叶和额叶边界靠近额叶的地方，在刺激下引起食指小幅度的抽搐对应的磁刺激的位置为背外侧前额叶；第二，选用一个标准的通用脑皮层结构图像模板，比如MNI(Montreal Neurological Institute)模板，以此作为该被测试者的结构图像，然后在通用的背外侧前额叶的地方作为该被测试者的刺激脑区。上述两种方式中，前者是以比较粗糙的方式对感兴趣区域进行个体化定位，而后者则完全没有个体化的考虑，直接选用通用的模板代替个体被测试者，现有技术的这两种方式都没有真正实现个体化的准确定位，从而降低了后期治疗效果的临床价值，同时也无法定量的评估实际疗效。

发明内容

为了克服上述现有技术所存在的缺陷，本发明提出一种基于多模态磁共振成像的脑区功能定位方法，本发明方法针对单个个体被试，分别用结构磁共振成像、功能磁共振成像和扩散磁共振成像，分析测量该个体针对某特定功能的脑区的沟回形态、功能任务参与脑区，以及与这些脑区相连的白质纤维走向等三个特征值，共同从形态、功能及解剖结构三个方面对个体脑区进行个体化功能定位，以消除传统的统一模板定位方式忽视个体差异的弊端。

本发明所提出的一种基于多模态磁共振成像的脑功能区定位方法包括包括以下步骤：

步骤S1，对被测试个体头部进行结构磁共振成像，得到该个体头部灰质皮层沟回折叠的结构特征；

步骤S2，结合已有的脑解剖学模板，根据步骤S1得到的灰质结构图像初步确定感兴趣脑功能区的位置；

步骤S3，在对该个体进行功能磁共振成像的同时进行一特定功能任务测试，并基于功能磁共振成像结果和功能任务测试结果结合所述步骤S2确定的脑功能区的位置进行筛选优化；

步骤S4，对所述个体进行扩散磁共振成像，对于所述步骤S3得到的每一优化脑功能区，基于采集得到的扩散磁共振成像数据，得到与所述优化脑功能区相连的脑白质纤维在成像体素尺度水平的宏观走向分布图，即神经纤维分布图；

步骤S5，基于所述步骤S3得到的筛选优化后的脑功能区和所述步骤S4中得到的神经纤维分布图，从筛选优化后的脑功能区中挑选出所有有神经纤维相互连接的脑功能区，这些脑功能区即为对于所述特定功能任务来说准确的感兴趣脑功能区。

本发明利用多模态磁共振成像共同从形态、功能及解剖结构三个方面对个体脑区进行个体化功能定位，最终得到感兴趣区域及与该感兴趣区域有神经纤维连接的脑功能区。因此，本发明在临床神经精神疾病诊断，手术计划、导航和定位，治疗的多靶区优化设计，疾病康复的预后判断，以及神经科学研究上都将有奠基性的应用。

附图说明

图1是本发明基于多模态磁共振成像的脑区功能定位方法流程图；

图2是根据本发明一实施例的神经纤维分布图；

图3是对于抑郁症的标准治疗流程图；

图4是根据本发明方法对于抑郁症的治疗流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明基于多模态磁共振成像的脑区功能定位方法流程图，如图1所示，本发明所提出的基于多模态磁共振成像进行脑功能区定位的方法包括以下步骤：

步骤S1，对被测试个体头部进行结构磁共振成像，得到该个体头部灰质皮层沟回折叠的结构特征，所述结构特征包括沟回褶皱的深浅，褶皱曲率，皮层厚度，等等。

所述结构磁共振成像为核磁共振T1加权成像。

步骤S2，结合已有的脑解剖学模板，根据步骤S1得到的灰质结构图像初步确定感兴趣脑功能区的位置；