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CN111657947A - 一种神经调控靶区的定位方法 - Google Patents

一种神经调控靶区的定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种神经调控靶区的定位方法，包括以下步骤：步骤s1：通过磁共振获取病患磁共振功能像以及磁共振结构像，然后获得靶区；步骤s2：采用主轴法将步骤s1中所获得的磁共振功能像配准到所获得的磁共振结构像，在磁共振结构像上得到靶区；步骤s3：获得病患头部轮廓图上的人脸特征点的三维坐标；步骤s4：与通过深度相机获得的病患头部轮廓图的人脸特征点进行三维配准；步骤s5：通过深度相机对调控装置进行识别及定位，所述调控装置为经颅磁刺激线圈TMS或超声调控换能器阵列；步骤s6：完成定位。本发明能够通过调控装置在不进行指示器标定，并能直接观察调控装置例如TMS相对于靶区位置的情形下进行调控靶区定位。

Description

一种神经调控靶区的定位方法
技术领域
本发明涉及计算机图像技术领域，尤其涉及一种神经调控靶区的定位方法。
背景技术
长期以来，神经调控脑部靶区定位缺乏有效装置，近年来采用光学导航装置利用溯源光球标定调控装置到大脑结构像因为成本高昂(普遍采用国外进口光学导航相机)和操作繁琐(需要通过标定指示器指点头部特征结构点完成标定)，且无法适应头动，无法准确显示靶区，在临床应用中极少被采用。
发明内容
本发明旨在提供一种能够通过调控装置在不进行指示器标定，能直接观察调控装置例如TMS相对于靶区位置的情形下进行调控靶区定位的方法。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种神经调控靶区的定位方法，包括以下步骤：
步骤s1：通过磁共振获取病患磁共振功能像以及磁共振结构像，然后获得靶区；
步骤s2：采用主轴法将步骤s1中所获得的磁共振功能像配准到所获得的磁共振结构像，在磁共振结构像上得到靶区；
步骤s3：通过深度相机获得病患头部轮廓图及对应的RGB平面图，采用MTCNN算法获取RGB平面图上的人脸特征点，再通过病患头部轮廓图与RGB平面图对应的关系获得病患头部轮廓图上的人脸特征点的三维坐标；
步骤s4：根据病患的头部特征设定相应的阈值并以此进行面绘制得到磁共振结构像头部轮廓图，采用MTCNN算法获取所述磁共振结构像头部轮廓图的人脸特征点的坐标，再与通过深度相机获得的病患头部轮廓图的人脸特征点进行三维配准；
步骤s5：通过深度相机对调控装置进行识别及定位，所述调控装置为经颅磁刺激线圈TMS或超声调控换能器阵列；
步骤s6：移动调控装置使其作用区域与靶区重合，完成定位。
优选的，在步骤s1中，有3种方法获得靶区，分别为：
方法a：通过磁共振获得大脑结构像，根据脑结构分区选择靶区；
方法b：从任务态fMRI得到大脑的激活区，将激活区或者激活区的关联区域作为靶区；
方法c：通过对静息态fMRI影像数据体素信号的相关性计算，进行功能连接计算，将脑网络中的连接节点作为靶区。
优选的，在步骤s2中，将磁共振功能像配准到磁共振结构像上的配准方法分别为插值配准法、质心与长短轴除配准以及基于互信息的三维图像仿射变换配准法。
优选的，在步骤s5中，通过在深度相机图像中对调控装置采用贴标志物或几何结构模板匹配的方法识别出调控装置，并通过三维深度测量获得调控装置相对于大脑的空间位置。
优选的，在步骤s6中，移动调控装置的方式包括手动移动以及通过机械臂移动。
优选的，所述人脸特征点共5个，其位置分别位于左眼眼球处、右眼眼球处、鼻尖处、左侧嘴角处及右侧嘴角处。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明能直接观察到调控装置相对于靶区的位置；
2、本发明通过深度相机直接测量头部调控装置位置，定位过程无需标定步骤；
3、本发明能检测到头动，能够对头动进行提醒和报警。
附图说明
图1为本发明中磁共振结构像；
图2为本发明完成定位结果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
一种神经调控靶区的定位方法，包括以下步骤：
步骤s1：
通过磁共振获取病患磁共振功能像以及磁共振结构像，然后获得靶区。
在步骤s1中，有3种方法获得靶区，分别为：
方法a：通过磁共振获得大脑结构像，根据脑结构分区选择靶区；
方法b：从任务态fMRI得到大脑的激活区，将激活区或者激活区的关联区域作为靶区；
方法c：通过对静息态fMRI影像数据体素信号的相关性计算，进行功能连接计算，将脑网络中的连接节点作为靶区。
步骤s2：
采用主轴法将步骤s1中所获得的磁共振功能像配准到所获得的磁共振结构像，在磁共振结构像上得到靶区。
所述主轴法是图像技术领域常用的方法，通常有以下两个步骤：
1、计算得到立体图像的重心；
2、根据重心得到特征立体图像特征向量，通过判断所述特征向量的方向得到主轴方向。
在步骤s2中，将磁共振功能像配准到磁共振结构像上的配准方法分别为插值配准法、质心与长短轴除配准以及基于互信息的三维图像仿射变换配准法。
步骤s3：
通过深度相机获得病患头部轮廓图及对应的RGB平面图，采用MTCNN算法获取RGB平面图上的人脸特征点，再通过病患头部轮廓图与RGB平面图对应的关系获得病患头部轮廓图上的人脸特征点的三维坐标。
步骤s4：
根据病患的头部特征设定相应的阈值并以此进行面绘制得到磁共振结构像头部轮廓图，采用MTCNN算法获取所述磁共振结构像头部轮廓图的人脸特征点的坐标，再与通过深度相机获得的病患头部轮廓图的人脸特征点进行三维配准。
步骤s4中的面绘制可提供三维头部轮廓的全面信息，其基本方法是提取物体的表面信息，再用绘制算法进行消隐和渲染后得到物体的三维显示图像，在本发明中即为得到磁共振结构像头部轮廓图。
上述步骤中的人脸特征点共5个，其位置分别位于左眼眼球处、右眼眼球处、鼻尖处、左侧嘴角处及右侧嘴角处。
在步骤s3与步骤s4中采用MTCNN(多任务卷积神经网络)算法来进行二维图像中的人脸特征点的识别，一是由于MTCNN多任务卷积神经网络在同领域中的技术效果公认较佳，二是由于该算法在病患闭眼的情形下也能识别出位于眼部的人脸特征点。
步骤s5：
通过深度相机对调控装置进行识别及定位，所述调控装置为经颅磁刺激线圈TMS或超声调控换能器阵列。
在步骤s5中，通过在深度相机图像中对调控装置采用贴标志物或几何结构模板匹配的方法识别出调控装置，并通过三维深度测量获得调控装置相对于大脑的空间位置。
步骤s6：
通过手动或机械臂移动的方式移动调控装置使其作用区域与靶区重合，完成定位，如图2所示，病患头部上方为调控装置。
在步骤s6中，移动调控装置的方式包括手动移动以及通过机械臂移动。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种神经调控靶区的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤s1：通过磁共振获取病患磁共振功能像以及磁共振结构像，然后获得靶区；
步骤s2：采用主轴法将步骤s1中所获得的磁共振功能像配准到所获得的磁共振结构像，在磁共振结构像上得到靶区；
步骤s3：通过深度相机获得病患头部轮廓图及对应的RGB平面图，采用MTCNN算法获取RGB平面图上的人脸特征点，再通过病患头部轮廓图与RGB平面图对应的关系获得病患头部轮廓图上的人脸特征点的三维坐标；
步骤s4：根据病患的头部特征设定相应的阈值并以此进行面绘制得到磁共振结构像头部轮廓图，采用MTCNN算法获取所述磁共振结构像头部轮廓图的人脸特征点的坐标，再与通过深度相机获得的病患头部轮廓图的人脸特征点进行三维配准；
步骤s5：通过深度相机对调控装置进行识别及定位，所述调控装置为经颅磁刺激线圈TMS或超声调控换能器阵列；
步骤s6：移动调控装置使其作用区域与靶区重合，完成定位。
2.根据权利要求1所述的一种神经调控靶区的定位方法，其特征在于：在步骤s1中，有3种方法获得靶区，分别为：
方法a：通过磁共振获得大脑结构像，根据脑结构分区选择靶区；
方法b：从任务态fMRI得到大脑的激活区，将激活区或者激活区的关联区域作为靶区；
方法c：通过对静息态fMRI影像数据体素信号的相关性计算，进行功能连接计算，将脑网络中的连接节点作为靶区。
3.根据权利要求1所述的一种神经调控靶区的定位方法，其特征在于：在步骤s2中，将磁共振功能像配准到磁共振结构像上的配准方法分别为插值配准法、质心与长短轴除配准以及基于互信息的三维图像仿射变换配准法。
4.根据权利要求1所述的一种神经调控靶区的定位方法，其特征在于：在步骤s5中，通过在深度相机图像中对调控装置采用贴标志物或几何结构模板匹配的方法识别出调控装置，并通过三维深度测量获得调控装置相对于大脑的空间位置。
5.根据权利要求1所述的一种神经调控靶区的定位方法，其特征在于：在步骤s6中，移动调控装置的方式包括手动移动以及通过机械臂移动。
6.根据权利要求1所述的一种神经调控靶区的定位方法，其特征在于：所述人脸特征点共5个，其位置分别位于左眼眼球处、右眼眼球处、鼻尖处、左侧嘴角处及右侧嘴角处。
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