CN108355250A - 一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法 - Google Patents

一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激(repeated Transcranial Magnetic Stimulation，rTMS)影像导航的方法，首先基于孤独症个体的结构磁共振数据寻找杏仁核区域作为感兴趣区域(Region of Interest，ROI)，然后以这个ROI作为种子点基于这个个体的功能磁共振数据计算功能连接，寻找在背外侧前额叶区域中与杏仁核功能连接激活最强的区域作为rTMS治疗的靶点对孤独症患者进行rTMS治疗。本发明提供了一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法，利用磁共振数据判断杏仁核环路关联的背外侧前额叶(Dorsolateral Prefrontal Cortex，DLPFC)区域，采用rTMS打靶DLPFC来间接作用于难以打到的杏仁核区域。

Description

一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的 方法
技术领域
本发明属于生物医学图像模式识别技术领域，涉及一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法。
背景技术
孤独症是一种神经系统失调导致的发育障碍，表现为早期严重的语言、社交障碍及刻板、重复性的动作与行为。通常发病年龄在出生后30个月左右。男性发病率为女性的2-3倍，但女性患者症状通常更为严重。70％的患者带有其他伴随精神疾病。最早的流行病学统计得到孤独症发病率约为0.41‰(1966,英国)。在此之后，孤独症发病率呈逐年上升的趋势。目前统计得到的全球发病率已经上升至6.2-7‰，预计发病率在1-2％。研究推测我国孤独症患者有1000万人以上，0-14岁患者200万以上。58-78％的患者在独立生活，接受教育，工作，维持同伴关系方面十分困难。死亡风险是同年龄段正常人的2.8倍。46.5％的家庭用于自闭症儿童康复的费用超过总收入的50％，近30％的家庭经济总收入不足以支付康复训练的费用。
经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)是一种无损的神经刺激技术(图1)，其利用脉冲磁场作用于中枢神经系统(主要是大脑)，改变皮层神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的磁刺激技术。简单来说，TMS可以无痛无创地产生感应性电流来激活皮层,从而改变大脑内的生理过程。但是传统的TMS只能打在大脑皮层的一些区域，而对于像孤独症这类患者需要打的靶点例如说杏仁核就很难打到。
由于在孤独症患者中存在着严重的社会情绪障碍，而社会情绪障碍又与杏仁核所在的面部识别系统紧密相关，因此，深部脑刺激(Deep Brain Stimulation，DBS)以杏仁核为靶点也成为一种治疗孤独症的方法。在过去的20年里，DBS已经发展成为传统的立体定向功能神经外科中常用的毁损手术的替代方法。这种方法已经证实是一种有效的方法，由于它具有可逆性和可调性的特点，大大降低了手术的致残率。这种手术方法最开始应用于治疗运动障碍病，常选用的几个靶点位置为丘脑、苍白球和丘脑底核。但是，DBS这种方法仍然是一种有创治疗手段。
因此，为了寻找一种安全有效的rTMS影像导航的方法，本发明采用了一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法，解决常规TMS打不到杏仁核靶点和DBS有创治疗的问题，提供一种通过有效无创利用环路作用于孤独症患者背外侧前额叶(Dorsolateral Prefrontal Cortex,DLPFC)靶点，间接作用于TMS难以打到的杏仁核区域，对于利用rTMS靶点的影像导航提供了新的有效技术。
发明内容
针对目前尚无方法有效实现TMS打靶杏仁核来治疗孤独症，本发明提供了一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法，利用磁共振数据判断杏仁核环路关联的DLPFC区域，采用rTMS打靶DLPFC来间接作用于难以打到的杏仁核区域。
为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：
一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法，该方法具体步骤如下：
步骤1：获取孤独症患者的结构和功能磁共振数据；
步骤2：针对每个孤独症患者，将结构自动标记模板(Anatomical AutomaticLabeling，AAL)配准到患者的结构磁共振数据上来寻找出杏仁核区域，并将其作为感兴趣区域(Region of Interest，ROI)；
步骤3：对患者的功能磁共振数据进行预处理，具体包括删除时间点、时间校正、头动校正、空间标准化、平滑、去线性漂移、滤波；
步骤4：依据患者的预处理后的数据以杏仁核区域作为ROI计算功能连接，具体方法为ROI的数据平均值与全脑体素计算皮尔逊相关，并赋值到全脑体素上得到功能连接图谱。
步骤5：将功能连接图谱与DLPFC脑模板做一个交集，并在区域内寻找在DLPFC区域内与杏仁核功能连接程度最强的区域；
步骤6：把找到的这个在DLPFC区域连接最强的区域配准到到结构像数据上作为靶点进行rTMS。
本发明的有益效果为：
本发明根据杏仁核功能环路介导的特点，利用磁共振数据寻找杏仁核环路在DLPFC上的靶点，利用TMS打孤独症患者DLPFC间接作用于杏仁核，给出了利用磁共振数据影像导航TMS的方法。本发明的方法可以有效利用环路作用孤独症患者DLPFC靶点，间接作用于TMS难以打到的杏仁核区域，对于rTMS影像导航提供了新的有效技术。
附图说明
图1是本发明经颅磁刺激(TMS)示意图；
图2是本发明rTMS影像导航方法的流程图；
图3是本发明个体大脑杏仁核区域示意图；
图4是本发明功能连接激活强度示意图；
图5是本发明自动标记模板配准具体操作图；
图6是本发明功能连接预处理具体操作图；
图7是本发明功能连接具体操作图；
图8是本发明功能连接结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法，具体实施步骤如下：
步骤A：获取孤独症患者的磁共振结构和功能影像数据。
步骤B：针对孤独症患者，将结构自动标记模板(Anatomical AutomaticLabeling，AAL)配准到患者的结构磁共振数据上来寻找出杏仁核区域，并将其作为ROI。如图3。
步骤C：对患者的功能磁共振数据进行预处理，具体包括
1、删除5个时间点；
2、时间校正；
3、头动校正；
4、空间标准化，设置体素大小为(2 2 2)；
5、平滑，平滑核大小为(6 6 6)；
6、去线性漂移；
7、滤波，滤波范围为0.01-0.08Hz；
步骤D：依据患者的预处理后的数据以杏仁核区域作为ROI计算功能连接，具体方法为ROI的数据平均值与全脑体素计算皮尔逊相关，并赋值到全脑体素上得到功能连接图谱。
步骤E：将功能连接图谱与DLPFC脑模板做一个交集，并在区域内寻找在DLPFC区域内与杏仁核功能连接程度最强的区域，如图4。
步骤F：把找到的这个在DLPFC区域连接最强的区域配准到到结构像数据上作为靶点进行rTMS。
实施例
步骤A：获取一个孤独症患者的磁共振结构和功能影像数据。
步骤B：如图5所示，针对孤独症患者，将AAL模板配准到患者的结构磁共振数据上来寻找出杏仁核区域，并将其作为ROI。结构杏仁核ROI如图3。
步骤C：如图6所示，对患者的功能磁共振数据进行预处理。
步骤D:如图7和图8所示，依据患者的预处理后的数据以杏仁核区域作为ROI计算功能连接。
步骤E：将功能连接图谱与DLPFC脑模板做一个交集，并在区域内寻找在DLPFC区域内与杏仁核功能连接程度最强的区域，如图4。
步骤F：把找到的这个在DLPFC区域连接最强的区域配准到到结构像数据上作为靶点进行rTMS
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种基于杏仁核功能环路介导的重复经颅磁刺激影像导航的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取孤独症患者的结构和功能磁共振数据；
2)针对每个孤独症患者，将结构自动标记模板配准到患者的结构磁共振数据上来寻找出杏仁核区域，并将其作为感兴趣区域；
3)对患者的功能磁共振数据进行预处理，具体包括删除时间点、时间校正、头动校正、空间标准化、平滑、去线性漂移、滤波；
4)依据患者的预处理后的数据以杏仁核区域作为感兴趣区域计算功能连接，具体方法为感兴趣区域的数据平均值与全脑体素计算皮尔逊相关，并赋值到全脑体素上得到功能连接图谱；
5)将功能连接图谱与DLPFC脑模板做一个交集，并在区域内寻找在DLPFC区域内与杏仁核功能连接程度最强的区域；
6)把找到的这个在DLPFC区域连接最强的区域配准到到结构像数据上作为靶点进行rTMS。
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