本發(fā)明涉及經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁共振成像的經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法。

背景技術(shù)：

經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation, TMS）是1995年由Barker等首先創(chuàng)立的一種無痛、無創(chuàng)的綠色治療方法，是一種利用脈沖磁場作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（主要是大腦），改變皮層神經(jīng)細(xì)胞的膜電位，使之產(chǎn)生感應(yīng)電流，影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)電活動，從而引起一系列生理生化反應(yīng)的磁刺激技術(shù)。近年來，TMS得到了廣泛的應(yīng)用，如對抑郁癥、精神分裂癥、帕金森等精神與神經(jīng)性疾病的治療；同時在神經(jīng)康復(fù)學(xué)等領(lǐng)域也有很好的療效，如腦卒中后運(yùn)動功能障礙、腦卒中后失語等康復(fù)治療。而在實(shí)際應(yīng)用中，TMS線圈定位于腦功能區(qū)的準(zhǔn)確性，是TMS療效以及對TMS療效評估的關(guān)鍵。目前，臨床上有多種線圈定位方法，如傳統(tǒng)腦電國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)定位方法或定位帽，該方法雖操作簡單，但這種大致上確定刺激點(diǎn)的定位方法誤差較大。隨著技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)與TMS結(jié)合，提高了TMS線圈定位的準(zhǔn)確性，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于導(dǎo)航系統(tǒng)成本高，增加了醫(yī)療成本，限制了在臨床的推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供的一種基于磁共振成像的經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法，該方法無需整合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，無需佩戴定位帽，基于磁共振成像技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)經(jīng)顱磁刺激線圈定位，精確度高，操作簡單，同時降低患者的醫(yī)療費(fèi)用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種基于磁共振成像的經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法，包括以下具體步驟：

步驟1：根據(jù)經(jīng)顱磁刺激線圈需要定位的腦功能區(qū)，設(shè)置能得到顯著效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)；

步驟2：采集待刺激者M(jìn)RI結(jié)構(gòu)像以及任務(wù)態(tài)fMRI圖像；

步驟3：對任務(wù)態(tài)fMRI圖像進(jìn)行處理，得到相應(yīng)任務(wù)態(tài)激活圖；

步驟4：利用MRI結(jié)構(gòu)像和任務(wù)態(tài)激活圖，構(gòu)建待刺激者大腦3D激活圖，在該3D激活圖上確定經(jīng)顱磁刺激靶點(diǎn)，并標(biāo)記該點(diǎn)坐標(biāo)，另外在待刺激者頭皮標(biāo)記一個易于識別的參照點(diǎn)并記下坐標(biāo)；

步驟5：根據(jù)刺激靶點(diǎn)坐標(biāo)、參照點(diǎn)坐標(biāo)和參照點(diǎn)位置，通過平移和映射即可獲得刺激靶點(diǎn)映射至頭皮的待刺激區(qū)域。

作為優(yōu)選，本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是：

步驟1中，所述腦功能區(qū)為言語功能、運(yùn)動功能、情感認(rèn)知功能或?qū)W習(xí)記憶功能區(qū)；所述實(shí)驗(yàn)任務(wù)為詞語復(fù)述任務(wù)、圖片命名任務(wù)、詞語聯(lián)想任務(wù)、手指運(yùn)動任務(wù)、握拳任務(wù)、情感認(rèn)知任務(wù)或?qū)W習(xí)記憶任務(wù)。

步驟2中，所述采集待刺激者M(jìn)RI結(jié)構(gòu)像以及任務(wù)態(tài)fMRI圖像，具體包括：

采集待刺激者靜息狀態(tài)下的MRI高分辨率結(jié)構(gòu)像；

在實(shí)驗(yàn)任務(wù)呈現(xiàn)給待刺激者的同時進(jìn)行磁共振掃描，得到任務(wù)態(tài)的fMRI圖像。

步驟3中，所述對任務(wù)態(tài)fMRI圖像進(jìn)行處理包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)預(yù)處理是對所述fMRI圖像進(jìn)行時間校正、頭動校正、fMRI圖像與結(jié)構(gòu)像進(jìn)行配準(zhǔn)、高斯平滑；數(shù)據(jù)分析是對所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

步驟4中，所述構(gòu)建的待刺激者大腦3D激活圖即為待刺激者真實(shí)腦空間圖。

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，相較于現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果是：

（1）經(jīng)顱磁刺激在實(shí)際應(yīng)用中，針對的是腦功能區(qū)，本發(fā)明在磁共振成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了精確地定位在腦功能區(qū)。

（2）相較于傳統(tǒng)腦電國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)定位方法或定位帽，本發(fā)明所確定經(jīng)顱磁刺激點(diǎn)的整個過程都是在個體可視結(jié)構(gòu)圖上進(jìn)行，定位準(zhǔn)確度高。

（3）本發(fā)明操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，無需使用導(dǎo)航，大大降低了設(shè)備成本及患者的醫(yī)療成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中言語任務(wù)示意圖；

圖3為本發(fā)明經(jīng)顱磁刺激靶點(diǎn)確定的示意圖，并標(biāo)記該點(diǎn)的坐標(biāo)，記為點(diǎn)E(56 141 149)；圖中標(biāo)記：XYZ坐標(biāo)系，L:左，S:上，A:前，P:后；

圖4為本發(fā)明在所述待刺激者頭皮標(biāo)記一個易于識別的參照點(diǎn)的示意圖，記為點(diǎn)F(22 128 106)；圖中標(biāo)記：XYZ坐標(biāo)系，L:左，S:上，A:前，P:后；

圖5為本發(fā)明獲得刺激靶點(diǎn)映射至頭皮的待刺激區(qū)域的示意圖；圖中標(biāo)記：XYZ坐標(biāo)系。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便同行業(yè)技術(shù)人員理解，但實(shí)施例不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。

本發(fā)明提出一種基于磁共振成像的經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法。

參照圖1，圖1為本發(fā)明一種基于磁共振成像的經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法一實(shí)施例的流程示意圖。

在本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于磁共振成像的經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法，具體步驟包括：

步驟1：根據(jù)經(jīng)顱磁刺激線圈需要定位的腦功能區(qū)，設(shè)置能得到顯著效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

TMS在實(shí)際應(yīng)用中，其線圈需要定位的腦功能區(qū)，包括言語功能、運(yùn)動功能、情感認(rèn)知功能或?qū)W習(xí)記憶功能區(qū)。只有TMS準(zhǔn)確的作用于腦功能區(qū)，TMS刺激治療才能實(shí)現(xiàn)很好的療效，才能對TMS的療效進(jìn)行評估。因此，TMS治療前需要功能定位，使用任務(wù)態(tài)的fMRI可以無損傷的實(shí)現(xiàn)大腦活動的功能定位。相應(yīng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)有詞語復(fù)述任務(wù)、圖片命名任務(wù)、詞語聯(lián)想任務(wù)、手指運(yùn)動任務(wù)、握拳任務(wù)、情感認(rèn)知任務(wù)或?qū)W習(xí)記憶任務(wù)。為了便于理解，本實(shí)施例中，以言語功能任務(wù)的設(shè)置為例，具體內(nèi)容如下：

本實(shí)施例中，fMRI掃描時共進(jìn)行兩個言語任務(wù)（均為經(jīng)典block設(shè)計(jì)，參照圖2）：

（1）詞語復(fù)述任務(wù)，材料選自Western Aphasia Battery和Boston Diagnostic Aphasia Examination中復(fù)述部分的30個詞語或短語，任務(wù)中要求待刺激者自然地閉上眼睛，認(rèn)真聽詞，每聽到一個詞后要求復(fù)述一遍，過程如下：先是20s的十字注視點(diǎn)，隨后5個實(shí)驗(yàn)組塊和5個控制組塊交替進(jìn)行。對于實(shí)驗(yàn)組塊，每個block偽隨機(jī)出現(xiàn)6個詞語，每個詞從聽再到復(fù)述為5s，每個block共30s。對于控制組塊，每個block為20s的靜息。

（2）圖片命名任務(wù)（參考Martin et al.2009），圖片選自S&V圖片庫中的54幅高頻圖片（Snodgrass&Vanderwart,1980）。過程如下，先是20s的十字注視點(diǎn)，隨后9個實(shí)驗(yàn)組塊和9個控制組塊交替進(jìn)行。對于實(shí)驗(yàn)組塊，每個block偽隨機(jī)出現(xiàn)6幅圖片，每幅圖片呈現(xiàn)4s，其后為1s的十字注視點(diǎn)，每個block共30s。要求待刺激者每看到一幅圖片時，就對圖片內(nèi)容進(jìn)行命名。對于控制組塊，每個block為20s的黑色十字注視點(diǎn)，被試只需看著注視點(diǎn)，不用說話。

實(shí)驗(yàn)前對待刺激者進(jìn)行任務(wù)練習(xí)，實(shí)驗(yàn)中有錄音，實(shí)驗(yàn)后查聽任務(wù)完成情況。

本實(shí)施例中采用E-prime2.0軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)的編程。

步驟2：采集待刺激者M(jìn)RI結(jié)構(gòu)像以及任務(wù)態(tài)fMRI圖像。

本實(shí)施例中，使用3T Trio Tim（Siemens, German）磁共振掃描儀，頭顱12通道線圈，采集待刺激者M(jìn)RI結(jié)構(gòu)像以及任務(wù)態(tài)fMRI圖像，具體包括：

本實(shí)施例中，采集待刺激者靜息狀態(tài)下的MRI高分辨率T1結(jié)構(gòu)像，所選用成像序列為高分辨T₁W序列。

在實(shí)驗(yàn)任務(wù)呈現(xiàn)給待刺激者的同時進(jìn)行磁共振掃描，得到任務(wù)態(tài)的fMRI圖像。本實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)任務(wù)有詞語復(fù)述任務(wù)和圖片命名任務(wù)，實(shí)驗(yàn)任務(wù)程序由腦功能視聽覺刺激裝置呈現(xiàn)給待刺激者，采集任務(wù)態(tài)fMRI圖像所選用的成像序列為T₂^*W-EPI序列。

步驟3：對任務(wù)態(tài)fMRI圖像進(jìn)行處理，得到相應(yīng)任務(wù)態(tài)激活圖。

本實(shí)施例中，采用磁共振數(shù)據(jù)處理軟件SPM8進(jìn)行圖像處理。處理過程包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要對fMRI圖像進(jìn)行時間校正、頭動校正、fMRI圖像與結(jié)構(gòu)像進(jìn)行配準(zhǔn)、高斯平滑；數(shù)據(jù)分析是對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而得到相應(yīng)任務(wù)態(tài)激活圖。

步驟4：利用MRI結(jié)構(gòu)像和任務(wù)態(tài)激活圖，構(gòu)建待刺激者大腦3D激活圖，在該3D激活圖上確定經(jīng)顱磁刺激靶點(diǎn)，并標(biāo)記該點(diǎn)坐標(biāo)，另外在待刺激者頭皮標(biāo)記一個易于識別的參照點(diǎn)并記下坐標(biāo)。

本實(shí)施例中，為了便于理解，以待刺激者完成詞語復(fù)述任務(wù)為例，具體如下：

（1）采用MRIcron軟件，加入高分辨率T1結(jié)構(gòu)像和詞語復(fù)述任務(wù)相應(yīng)激活圖，從而構(gòu)建出待刺激者大腦3D激活圖，參照圖3。

（2）由醫(yī)生根據(jù)自身專業(yè)知識，在所述待刺激者大腦3D激活圖上確定經(jīng)顱磁刺激靶點(diǎn)，標(biāo)記該點(diǎn)在MRIcron中坐標(biāo)，為便于說明，本實(shí)施例中，記為點(diǎn)E（56 141 149），參照圖3。

（3）在所述待刺激者頭皮標(biāo)記一個易于識別的參照點(diǎn)，標(biāo)記該點(diǎn)在MRIcron中坐標(biāo)，為便于說明，本實(shí)施例中，記為點(diǎn)F（22 128 106），參照圖4。

本實(shí)施例中所述由MRIcron構(gòu)建出的待刺激者大腦3D激活圖即為待刺激者真實(shí)腦空間圖。

步驟5：根據(jù)刺激靶點(diǎn)坐標(biāo)、參照點(diǎn)坐標(biāo)和參照點(diǎn)位置，通過平移和映射即可獲得刺激靶點(diǎn)映射至頭皮的待刺激區(qū)域。

本實(shí)施例中，確定刺激靶點(diǎn)映射至頭皮的待刺激區(qū)域，具體如下：

（1）參照圖5A，在待刺激者頭皮找到參照點(diǎn)F。

（2）參照圖5B，由點(diǎn)F出發(fā)，豎直向上移動ΔZ=149-106=43mm至點(diǎn)F1。

（3）參照圖5C，再由點(diǎn)F1水平向左移動ΔY=141-128=13mm至點(diǎn)E1。

（4）由于是在立體空間，而人臉側(cè)面非平面，則需再將E1沿X軸投射到頭皮；則投射到頭皮的E1點(diǎn)即為刺激靶點(diǎn)E在頭皮的對應(yīng)位置，參照圖5D。

待刺激者頭皮E1點(diǎn)即為本實(shí)施例中經(jīng)顱磁刺激靶點(diǎn)E映射至待刺激者頭皮的相應(yīng)位置，參照圖5D。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。