[发明专利]用于在大脑的实时图像上重叠NBS功能数据的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于在大脑的实时图像上重叠导航脑刺激(NBS)功能数据的方法和系统。尤其是，在手术前构建包括大脑的NBS功能数据的功能映射和大脑的解剖模型，从而在手术期间可将解剖模型上的解剖标志与大脑的实时图像上的对应解剖标志对准。

背景技术

在现代脑外科手术中，外科医生通常使用光学显微镜和/或专用成像装置来察看大脑。然而，长期以来都非常需要以高精度和及时的方式将局部脑功能显示给外科医生。目前，精确的方法需要在操作开始时花大量的时间，这给病人增加了风险。反过来，在操作期间需要较少时间来设定的方法不够准确，也会带来相应的风险。

当在大脑中进行手术时，重要的是外科医生应知道手术部位中的哪些大脑部分是脑功能区，去除它们将导致丧失运动功能、感觉功能、语言功能和视觉，等等。目前，用于确定这些局部脑功能的通用方法是用传递短脉冲电流的探针来物理刺激所打开的大脑形式为网格的多个位置，然后确定病人是否有相应的视觉反应或可测量的反应。当引发反应时，则大脑中的该点被标记为功能点。如果没有引发反应，则该点被认为是安全的，可以穿过。

最近，在手术之前，病人可经历用于功能映射的NBS。映射的程度可基于即将进行的手术的详情而定。例如，在从病人的大脑中切除肿瘤情况下，NBS功能映射可以被限制为映射肿瘤的紧邻区域内的大脑功能。在一种探索性的或更具侵入性的手术的情况下，该功能映射可以更全面。

NBS功能映射是通过使用导航经颅磁刺激(TMS)来准确地映射病人的大脑功能的非侵入式方法。通过对病人大脑上或大脑内的位置施加电磁刺激，并测量和/或确定病人的相应反应，就可以在非无菌的环境中提供病人大脑的精确的二维或三维映射。二维和三维NBS功能映射的更详细的描述例如可见于题为“Transcranial magnetic stimulation induction coil device with attachment portion for receiving tracking device”的US2008/058582、题为“Stereotactic frame and method for supporting a stereotactic frame”的US2005/075560、题为“Method for three-dimensional modeling of the skull and internal structures thereof”的美国专利US7720519、题为“A method for visualizing electric fields on the human cortex for the purpose of navigated brain stimulation”的US11/853,232、题为“Improved accuracy of navigated brain stimulation by online or offline corrections to co-registration”的US11/853,256、题为“Transcranial magnetic stimulation induction coil device with attachment portion for receiving tracking device”的US2008/058582、题为“Transcranial magnetic stimulation induction coil device and method of manufacture”的US2008/058581、题为“Method and apparatus for dose computation of magnetic stimulation”的US6,849,040以及题为“Electrode structure for measuring electrical responses from the human body”的US7,440,789，所有这些专利文献通过引用结合于本文中。

如在至少一些上述文献中更详细描述的，在NBS功能映射开始时或之前，获得或者选择病人大脑的模型以用于映射。虽然有很多选择可供使用，然而如本文所述，根据本发明的一个实施例，将病人大脑的MRI或CT用作针对映射的解剖模型。一旦MRI数据已被汇编，那么通过知道病人头部的确切位置和方位以及每个TMS脉冲，就可以将病人大脑的功能准确地映射到解剖模型。

发明内容