CN111000558A - 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统 - Google Patents

一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111000558A
CN111000558A CN201911190119.9A CN201911190119A CN111000558A CN 111000558 A CN111000558 A CN 111000558A CN 201911190119 A CN201911190119 A CN 201911190119A CN 111000558 A CN111000558 A CN 111000558A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
imaging
axis
mri
imaging fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911190119.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111000558B (zh
Inventor
朱孝苍
张洁
周晖晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201911190119.9A priority Critical patent/CN111000558B/zh
Publication of CN111000558A publication Critical patent/CN111000558A/zh
Priority to PCT/CN2020/129540 priority patent/WO2021104111A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111000558B publication Critical patent/CN111000558B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
    • A61B5/0042—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the brain
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/40—Animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
    • A61B2576/02—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part
    • A61B2576/026—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part for the brain

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明专利公开一种基于核磁共振成像(MRI)的脑区精准定位和推算的方法和系统。该方法和系统在MRI技术的基础上，使用电极和/或成像流体标记，以此获得电极成像和/或脑区坐标系。该方法不仅可以精准定位，而且可以对一定范围内的脑区进行精准推算。该方法的建立，可以解决动物实验中脑区的精准定位及推算问题；在保证定位准确性的情况下，能够减少脑区定位次数，减少对动物的损伤和MRI扫描成本。

Description

一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统，不仅适用于竖直的记录，也适用于倾斜的、有角度的实验记录。
背景技术
现有技术中，在神经科学领域，为了理解大脑的神经机制、脑内及脑区间的神经网络关系，以及理解脑疾病的发病机制等目的，需要对目标脑区进行神经活动的记录，再将记录到的神经活动与宏观行为或疾病进行分析。所以脑区的精准定位十分重要，只有定位准确才能保证记录的数据准确，从而保证对脑区功能的理解正确。
在本发明中涉及的术语解释如下：
磁共振(mageticresonance，MR)；在恒定磁场中的核子，在相应的射频脉冲激发后，其电磁能量的吸收和释放，称为磁共振。
加权像(weightimage.WI)：为了评判被检测组织的各种参数，通过调节重复时间TR。回波时间TE，可以得到突出某种组织特征参数的图像，此图像称为加权像。
磁共振成像过程大致如下：人体组织中的原子核(含基数质子或中子，一般指氢质子)在强磁场中磁化，梯度场给予空间定位后，射频脉冲激励特定进动频率的氢质子产生共振，接受激励的氢质子驰豫过程中释放能量，即磁共振信号，计算机将MR信号收集起来，按强度转换成黑白灰阶，按位置组成二维或三维的形态，最终组成MR图像。
弛豫：在射频脉冲的激发下，人体组织内氢质子吸收能量处于激发状态。射频脉冲终止后，处于激发状态的氢质子恢复其原始状态，这个过程称为弛豫。
即：在一个均匀磁场B0中，氢原子核的旋转(spin)会出现两种自旋状态，一种是沿着磁场方向(up状态)，一种是沿着磁场反方向(down状态)。旋转的频率与磁场强度相关,称为拉莫频率。平均而言，大部分的原子核是沿着磁场方向旋转的，因此在达到平衡状态下，会产生一个与B0方向的相同的磁化M0(magnetization)，这M0为MRI信号的来源。
T1弛豫的发生是因为旋转核与周围环境(即晶格，lattice)之间有能量交换，引起up状态和down状态的原子核数量发生改变，重新恢复到未加B1的平衡状态时的数量分布，因此Mz会恢复到M0，而T1也称为自旋-晶格弛豫时间。
T2弛豫的发生也有一定程度的上述因素，但除此之外，也因为旋转核相互之间有能量交换，各个原子核旋转的相位变得随机，其磁化向量的净值(Mxy)逐渐衰减。故T2也称为自旋-自旋弛豫时间。
T1加权成像(T1WI)----突出组织T1弛豫(纵向弛豫)差别。
T2加权成像(T2WI)----突出组织T2弛豫(横向弛豫)差别。
在任何序列图像上，信号采集时刻横向的磁化矢量越大，MR信号越强。
T1加权像短TR、短TE——T1加权像，T1像特点：组织的T1越短，恢复越快，信号就越强；组织的T1越长，恢复越慢，信号就越弱。
T2加权像长TR、长TE——T2加权像，T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。
质子密度加权像长TR、短TE——质子密度加权像，图像特点：组织的rH越大，信号就越强；rH越小，信号就越弱。
一般认为，T1加权像上的高(亮)信号多由于出血或脂肪组织引起。T1观察解剖结构较好。T2显示组织病变较好。水为长T1长T2，T2对出血敏感，因水T2呈白色。
本发明所使用的成像流体，为在T1和T2信号下均为高亮信号的流体。通常为能够在市面上购买到的颗粒装流体，比如：鱼肝油。也不限于杏仁油、杏核油、鳄梨油、巴巴苏仁油、香柠檬油、黑醋栗籽油、琉璃苣油、杜松油、春黄菊油、加拿大低酸菜油、苋蒿子油、巴西棕榈蜡油、蓖麻油、肉桂油、可可脂、椰子油、咖啡油、玉米油、棉籽油、鸸鹋油、桉树油、月见草油、鱼油、麻籽油、香叶醇油、葫芦油、葡萄籽油、榛果油、海索草油、肉豆蔻酸异丙酯油、霍霍巴油、夏威夷胡桃油、熏衣类油、熏衣草油、柠檬油、木姜子油、澳洲坚果油、锦葵油、芒果籽油、白芒花籽油、貂油、肉豆蔻油、橄榄油、橙油、棕榈油、棕榈仁油、桃仁油、花生油、罂栗籽油、南瓜籽油、油菜籽油、米糠油、迷迭香油、红花油、檀香木油、山茶花油、香薄荷油、沙棘油、芝蔴油、牛油树脂、硅酮油、大豆油、向日葵油、茶树油、蓟油、椿花油、香根草油、胡桃油和小麦胚芽油和/或其组合。
成像流体包括但不限于硬脂酸丁酯、辛酸甘油三酯、癸酸甘油三酯、环状聚甲基硅氧烷(cyclomethicone)、癸二酸二乙酯、二甲基硅氧烷360、肉豆蔻酸异丙酯、矿物油、辛基十二烷醇、油醇、硅酮油和/或其组合。
在动物实验中，脑区定位多采用MRI的方法。具体方法有：第一种，在MRI兼容的立体定位仪耳棒内注入成像流体，成像流体成像处即为零点，再通过数MRI片数和与标准脑图谱对比的方法，确定目标脑区；第二种，将成像流体胶囊贴在根据标准脑图谱推算的脑区上方的头皮上，根据成像流体胶囊的成像范围确认目标脑区；第三种方法，在实验记录前，根据标准脑图谱推算的目标脑区埋置钨丝电极，成像后，将钨丝电极成像脑区与脑图谱对比，确定目标脑区。第四种，在实验记录(记录位置是根据脑图谱推算的)结束后，在记录位置埋置钨丝电极，成像后，将钨丝电极成像脑区与脑图谱对比，确定记录脑区。
上述提到的前两种方法，标记物都是水平放置的，故有一个共同的缺点，就是只适用于记录方向是竖直的，不适合有倾斜角度的记录。如果角度倾斜，定位将不准确。此外，第一种方法还有缺点：目标脑区在ML轴方向没有参考标记第二种方法还有以下缺点：(1)成像流体胶囊体积较大，不能精确定位较小的脑区；(2)皮肤本身会有一定的移动和收缩，会造成定位的不准确。
上述提到的后两种方法，对于钨丝电极标记的脑区能精准定位，但对于其他位置不能准确推算脑区。由于动物大脑之间存在差异，很多情况下，按标准脑图谱推算的脑区与实验动物的脑区会存在偏差，故，需要在图谱推算脑区的基础上进行调整，才是实验记录需要的真实目标脑区。同理，若采用第四种方法，会很被动，有可能记录的脑区和实验前计划记录的脑区有偏差。
综上，现行方法在一定程度上可以定位脑区，但不能精准定位及对有倾斜角度记录的脑区无法准确定位；或可以精准确认某一位置的脑区，但对其他位置(即使是临近位置)无法精确推算。
所以，本发明为了解决现行方法中的问题，即不能完成需要有倾斜角度的记录、不能精准定位或推算实验目标脑区的问题，提供了一种可以精准定位和推算脑区的方法和系统。
发明内容
本发明提供了一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统，不仅适用于竖直的记录，也适用于倾斜的、有角度的实验记录。
本发明的方法和系统涉及以下物品：记录窗(Chamber，根据动物大小或实验需要定制)、记录网格(Grid,确定记录位点在记录窗内的位置)、电极、可插入记录网格(Grid)孔内的多个玻璃管以及成像流体。
本发明方法需要的实验操作：
1.在MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)扫描前至少一个月，将记录窗(Chamber)埋置于脑区上方颅骨。
2.MRI扫描当天，动物头部固定于MRI兼容的立体定位仪上。将记录网格(Grid)安装在记录窗(Chamber)内，固定好记录网格(Grid)。
3.随后，依据标准脑图谱的推测，在记录网格(Grid)的特定孔内将钨丝电极置于大脑内(深度略浅于目标脑区)，用牙科水泥或胶水将钨丝电极与记录网格(Grid)孔黏牢固。在记录网格(Grid)的外围孔插入提前灌满成像流体的玻璃管。准备结束后，对动物头部进行MRI结构像扫描。
本发明方法内容：根据上述操作，MRI扫描后，可以得到钨丝电极的成像位置和每根玻璃管内成像流体成像的位置，即扫描前估计的目标脑区和记录窗(Chamber)可以记录到的脑区范围。由于，钨丝电极是大脑内的成像，与目标脑区的距离比较近，可以准确的定位钨丝电极孔的脑区。而且，以钨丝电极成像位置推算其他记录网格(Grid)孔的记录脑区，位置推算比外部的成像流体成像更准确。但如果只以钨丝电极推算，会因为无法准确定位推算孔位置，造成推算脑区的不准确。故，需要根据记录网格(Grid)的外围孔的成像流体玻璃管的成像，建立记录网格(Grid)孔在动物AP(Anterior-Posterior)和ML(Midline-Lateral)方向上的坐标，即Chamber/Grid的坐标系。若求某一记录网格(Grid)孔可以记录到的脑区，只需将该孔与钨丝电极孔在Chamber/Grid的坐标系上AP轴和ML轴上的距离量出来，再在MRI扫描图上找出与钨丝电极相距相应距离的脑区的MRI图。将脑区MRI图与标准脑图谱进行对比，即可得出该记录网格(Grid)孔记录的准确脑区。
附图说明
图1是本发明Grid ML方向上的成像流体玻璃管同时在MRI扫描图上出现的情况时，Chamber/Grid坐标系的确定示意图；
图2是本发明Grid内的成像流体玻璃管在MRI扫描图上是先后出现的情况时，Chamber/Grid坐标系的确定示意图；
图3是本发明利用钨丝电极成像和脑区坐标系推测任意Grid孔脑区；
图4为本发明构建Chamber/Grid坐标系的流程；
图1中，实心孔是成像流体玻璃管标记孔，坐标系是推测的Chamber/Grid坐标系，
图2中，实心孔是成像流体玻璃管标记孔，数字n、m是成像流体玻璃管出现的第n、m张片子数，x、y分别是孔n和孔m到直线a的距离，坐标系是推测的Chamber/Grid坐标系，最上方成像流体位置为第0张片，稍下左侧位置是第n张MRI片出现，右侧位置是第m张MRI片出现。n孔离0孔的距离设为x,m孔离n孔的距离为y,过n孔中心不断调整直线a方向，使得x:y＝n:(m-n)，
图3中，外层实心孔W是成像流体玻璃管标记孔，内层实心孔Q是电极标记孔，内层实心孔S是要推测脑区的孔，x、y分别是推测孔到电极孔在ML轴和AP轴的距离，坐标系是推测的Chamber/Grid坐标系，直线b、c分别是Chamber/Grid坐标系ML轴和AP轴的平行线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种可精准定位和精准推算的方法做出详细说明。
实验所需物品：
记录窗(Chamber，根据实验需要或动物大小定制)、记录网格(Grid,确定记录位点在记录窗内的位置)、钨丝电极、可插入Grid孔内的多根玻璃管以及成像流体。
MRI扫描：
将记录窗(Chamber)埋置于脑区上方颅骨，动物恢复至少1个月后进行MRI扫描。动物麻醉后，将其头部固定于MRI兼容的立体定位仪上。对记录窗(Chamber)附近皮肤及伤口、外部及内部(含记录窗配套的塑料螺丝)消毒。消毒完成后，将灭过菌的记录网格(Grid)安装在记录窗(Chamber)内，用记录窗(Chamber)配套的塑料螺丝固定好记录网格(Grid)。随后，依据标准脑图谱的推测，在记录网格(Grid)的特定孔内将灭过菌的钨丝电极置于大脑内(深度浅于目标脑区)，用牙科水泥或胶水将钨丝电极上端与记录网格(Grid)黏牢固。在记录网格(Grid)的外围孔插入提前灌满成像流体的玻璃管。准备结束后，对动物头部进行MRI结构像扫描。
本发明的方法：
MRI扫描后，可以得到钨丝电极的成像位置和每根成像流体成像的位置，即扫描前估计的目标脑区和记录窗(Chamber)可以记录到的脑区范围。此外，可以根据这些多根成像流体的成像，构建Chamber/Grid的坐标。根据MRI扫描图，先在3D视角下调节头部方向和角度，使同一根成像流体玻璃管和电极尽可能的整根出现在同一张核磁片上(确保推测角度和记录角度的一致)，以最开始出现的成像流体玻璃管成像为第0张图片，之后可以数出每根成像流体玻璃管所出现在第几张图片上，理论上片子数间隔与AP轴方向上的距离是一致的，则相邻三根成像流体玻璃管中，可以画出一根经过中间成像流体管的直线，该直线到前后两根成像流体玻璃管的距离与MRI成像图中到前后两根的片数差值成比例，从而得到Chamber/Grid的ML方向的轴。之后经过记录网格(Grid)原点，绘制垂直于ML方向的轴，即为Chamber/Grid的AP方向的轴。以此得到Chamber/Grid的坐标系。
接下来结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行详细说明和描述。
参见图4，确定Chamber/Grid的坐标系具体操作如下：拿到MRI扫描图后，在3D模式下调节头部方向和角度，使同一根成像流体玻璃管和电极尽可能的整根出现在同一张核磁片上使推测角度和记录角度一致。(1)当记录网格(Grid)水平一致方向上的成像流体玻璃管(图1，实心标记孔位置)同时在MRI扫描图上出现时，则ML轴(图1，水平轴线)是过原点的横向(水平)轴，AP轴(图1，竖直轴线)是过原点的与ML轴垂直的纵向(垂直)轴，得出Chamber/Grid坐标系，即图1中的坐标系。(2)当记录网格(Grid)内的成像流体玻璃管(图2，实心标记孔位置)是先后在MRI扫描图上出现的，根据成像流体玻璃管相距距离等于其成像距离，则相邻三根成像流体玻璃管中，片子间隔与在AP轴方向上的距离是一致的，可以画出一条经过中间成像流体管的直线，该直线到前后两根成像流体玻璃管的距离与MRI成像图中到前后两根的片数差值成比例(图2，最上方成像流体位置为第0张片，稍下左侧位置是第n张MRI片出现，右侧位置是第m张MRI片出现。n孔离0孔的距离设为x,m孔离n孔的距离为y,过n孔中心不断调整直线a方向，使得x:y＝n:(m-n))，得到直线a(用相同方法画出稍下几个成像流体标记位置的直线a,对其平均)。过原点画直线a的平行线，得到ML轴。过原点，画ML轴垂直线，即AP轴。以此得到Chamber/Grid的坐标系，即图2中的坐标系。
由于钨丝电极的成像是置于大脑内的成像，由它定位脑区更准确。在得到Chamber/Grid的坐标系后，通过测量某个记录网格(Grid)孔(图3，内层实心孔S)在AP轴和ML轴方向上与钨丝电极孔(图3，内层实心标记孔Q)的距离(图3，推测孔脑区位置S是在电极位置AP轴方向上后方Y距离，ML轴方向上外侧X距离)，再在MRI扫描图上找出与钨丝电极相距相应距离的脑区位置MRI图。脑区MRI图与标准脑图谱进行对比，即可得出该记录网格(Grid)孔记录的准确脑区。
本发明中使用的物品：记录窗(Chamber)、记录网格(Grid)、可插入记录网格(Grid)孔内的玻璃管、成像流体以及钨丝电极。其中，“可插入Grid孔内的玻璃管、成像流体”可替换成“灌有成像流体的玻璃管”；或者“记录网格(Grid)、可插入记录网格(Grid)孔内的玻璃管、成像流体”可替换成“灌有成像流体的记录网格(Grid)”。所用的记录窗(Chamber)、记录网格(Grid)等形状也不限于圆形，钨丝电极可替换为铂铱电极，或者其他非铁磁性线性电极，只要通过更换使用物品或修改物品形状来达到专利的不同，都应包含在本发明方案的保护范围内。
本发明方法中包含了成像流体成像确定脑区记录坐标系(Chamber/Grid坐标系)和电极成像确定脑区。其中电极成像操作是为了提高定位的准确性，在实验要求允许的情况下，可以省去电极成像，直接根据成像流体玻璃管的成像和Chamber/Grid坐标系推测未标记脑区。具体如下：1)对插了灌满成像流体的玻璃管的动物头部进行MRI结构像扫描，得到每根成像流体玻璃管的成像位置，也可得到记录窗(Chamber)可以记录到的脑区范围，2)根据所述成像流体玻璃管的成像，建立记录网格(Grid)孔在动物头部AP(Anterior-Posterior)和ML(Midline-Lateral)方向上的坐标，即Chamber/Grid的坐标系，3)测量推测孔在所述Chamber/Grid的坐标系上AP轴和ML轴方向上与所述最近成像流体玻璃管的距离，再在MRI扫描图上找出与所述最近成像流体玻璃管相距相应距离的脑区位置MRI图，将MRI图与标准脑图谱进行对比，得出推测孔记录的准确脑区。
此外，对脑区记录坐标系建立所做的修改或改进等，也应包含在该方案的保护范围内。
本发明的有益效果：
1、构建了可靠的脑区(Chamber/Grid)坐标系；
2、利用钨丝电极的成像和脑区坐标系可以准确推算脑区。
本发明(1)不仅能推测竖直水平的记录角度的脑区，而且能推测有倾斜角度的脑区；(2)通过脑区坐标系的建立，不仅能对MRI扫描时标记的脑区进行准确定位，也能对未标记脑区进行准确推算。所以，本发明不仅提高了脑区推测的准确性，确保实验记录的准确性外，还能够减少多次脑区定位操作对实验动物造成的损伤及降低MRI扫描的经济成本。

Claims (11)

1.一种可以精准定位和精准推算脑区的方法，该方法包括如下步骤：1)对埋置了电极和灌满成像流体的玻璃管的动物头部进行MRI结构像扫描，得到电极的成像位置和每根成像流体玻璃管的成像位置；2)将电极的成像，即扫描前估计的目标脑区成像，与标准脑图谱对比，确定电极成像脑区；3)根据所述成像流体玻璃管的成像，建立记录网格(Grid)孔在动物头部AP(Anterior-Posterior)和ML(Midline-Lateral)方向上的坐标，即Chamber/Grid的坐标系，3)得到所述Chamber/Grid的坐标系后，测量推测孔在所述Chamber/Grid的坐标系上AP轴和ML轴方向上与所述电极孔的距离，再在MRI扫描图上找出与所述电极成像相距相应距离的脑区位置MRI图，将推测孔MRI图与标准脑图谱进行对比，得出推测孔记录的准确脑区。
2.如权利要求1的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，根据电极的成像位置和每根成像流体玻璃管的成像位置，进行脑区的精准定位和推算。其中确定Chamber/Grid的坐标系的方法如下：获取MRI扫描图后，在3D模式下调节头部方向和角度，使同一根成像流体玻璃管和电极尽可能整根出现在同一张核磁片上，使推测角度和记录角度一致，(a)当Grid水平一致方向上的成像流体玻璃管同时在MRI扫描图上出现，ML轴是过原点的水平轴，AP轴是过原点ML轴的垂直方向轴，ML轴和AP轴组合得到Chamber/Grid坐标系，(b)当Grid内的成像流体玻璃管是先后在MRI扫描图上出现的，根据成像流体玻璃管相距距离等于其成像距离，则相邻三根成像流体玻璃管中，片子间隔与在AP轴方向上的距离是一致的，可以画出一条经过中间成像流体管的直线，该直线到前后两根成像流体玻璃管的距离与MRI成像图中到前后两根的片数差值成比例，以此得到Chamber/Grid的坐标系。
3.一种可以精准定位和精准推算脑区的方法，该方法包括：1)对插了灌满成像流体的玻璃管的动物头部进行MRI结构像扫描，得到每根成像流体玻璃管的成像位置，所述成像流体玻璃管均插于记录窗(Chamber)外围孔，其成像能够标记出记录窗可记录到的脑区范围，2)根据所述成像流体玻璃管的成像，建立记录网格(Grid)孔在动物头部AP(Anterior-Posterior)和ML(Midline-Lateral)方向上的坐标，即Chamber/Grid的坐标系，3)测量推测孔在所述Chamber/Grid的坐标系上AP轴和ML轴方向上与所述最近成像流体玻璃管的距离，再在MRI扫描图上找出与所述最近成像流体玻璃管相距相应距离的脑区位置MRI图，将推测孔MRI图与标准脑图谱进行对比，得出推测孔记录的准确脑区。
4.如权利要求3的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，根据每根成像流体玻璃管的成像位置，进行脑区的精准定位和推算。其中确定Chamber/Grid的坐标系的方法如下：1)获取MRI扫描图后，在3D模式下调节头部方向和角度，使成像流体玻璃管尽可能整根出现在同一张核磁片上，使推测角度和记录角度一致，(a)当记录网格(Grid)水平一致方向上的成像流体玻璃管同时在MRI扫描图上出现，ML轴是过原点的水平轴，AP轴是过原点ML轴的垂直方向轴，ML轴和AP轴组合得到Chamber/Grid坐标系，(b)当记录网格(Grid)内的成像流体玻璃管是先后在MRI扫描图上出现的，根据成像流体玻璃管相距距离等于其成像距离，则相邻三根成像流体玻璃管中，片子间隔与在AP轴方向上的距离是一致的，可以画出一条经过中间成像流体管的直线，该直线到前后两根成像流体玻璃管的距离与MRI成像图中到前后两根的片数差值成比例，以此得到Chamber/Grid的坐标系。
5.如权利要求1,2中任意一项的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，所述电极为钨丝电极、铂铱电极或其他非铁磁性线性电极。
6.如权利要求1,2,3,4中任意一项的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，所述记录窗(Chamber)和记录网格(Grid)的形状可自由设计，可以是圆形、方形、三角形、六边形、梯形。
7.如权利要求1或3中的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，当记录网格(Grid)内的成像流体玻璃管在MRI扫描图上是先后出现的，根据成像流体玻璃管相距距离等于其成像距离，则相邻三根成像流体玻璃管中，片子间隔与在AP轴方向上的距离是一致的，可以画出一条经过中间成像流体管的直线，该直线到前后两根成像流体玻璃管的距离与MRI成像图中到前后两根的片数差值成比例(设最上方成像流体玻璃管位置为第0张片，稍下左侧成像流体玻璃管位置是第n张MRI片，右侧成像流体玻璃管位置是第m张MRI片，n孔离0孔的距离设为x，m孔离n孔的距离为y,过n孔中心不断调整直线a方向，使得x:y＝n:(m-n))，得到直线a，过原点画直线a的平行线，得到ML轴，过原点画ML轴垂直线，得到AP轴。ML轴和AP轴组合得到Chamber/Grid的坐标系。
8.如权利要求1-6中任意一项的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，所述记录窗(Chamber)埋置入动物头部的时间为执行MRI扫描前至少一个月。
9.如权利要求1-6中任意一项的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，所述电极置于大脑内的深度浅于目标脑区深度。
10.如权利要求1-6中任意一项的可以精准定位和精准推算脑区的方法，其特征在于，所述电极上端与记录网格(Grid)用牙科水泥或胶水黏结牢固。
11.一种可以精准定位和精准推算脑区的系统，用于对目标脑区进行定位，至少包括：记录窗(Chamber)、记录网格(Grid)、可插入记录网格(Grid)孔内的玻璃管、成像流体、MRI扫描装置，所述记录窗(Chamber)埋置于动物脑区上方颅骨，所述记录网格(Grid)安装在所述记录窗(Chamber)内，所述电极在记录网格(Grid)的特定孔内置于大脑内，所述玻璃管注满所述成像流体并置入所述记录网格(Grid)的外围孔，所述MRI扫描装置用于对动物头部进行MRI结构像扫描，所述系统用于执行如权利要求1-9中的方法。
CN201911190119.9A 2019-11-28 2019-11-28 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统 Active CN111000558B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911190119.9A CN111000558B (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统
PCT/CN2020/129540 WO2021104111A1 (zh) 2019-11-28 2020-11-17 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911190119.9A CN111000558B (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111000558A true CN111000558A (zh) 2020-04-14
CN111000558B CN111000558B (zh) 2021-08-17

Family

ID=70112237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911190119.9A Active CN111000558B (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111000558B (zh)
WO (1) WO2021104111A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021104111A1 (zh) * 2019-11-28 2021-06-03 深圳先进技术研究院 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统
CN114224358A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 中国科学院深圳先进技术研究院 一种记录装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103932796A (zh) * 2014-04-13 2014-07-23 北京师范大学 一种基于多模态医学影像数据融合的颅内电极个体化定位的方法
CN106562786A (zh) * 2016-11-07 2017-04-19 深圳先进技术研究院 一种多脑区场电位记录电极及植入方法
CN106861040A (zh) * 2017-02-16 2017-06-20 中国人民解放军第四军医大学 一种脑损伤修复和功能重建的方法和设备
US20170367608A1 (en) * 2016-06-28 2017-12-28 Chung Shan Medical University Hospital Personal brain structure displaying device having intracranial electrodes and its displaying method
CN107595287A (zh) * 2017-09-21 2018-01-19 燕山大学 一种将鲤鱼磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标的方法
US20190175020A1 (en) * 2014-03-12 2019-06-13 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Methods for localization and visualization of electrodes and probes in the brain using anatomical mesh models
CN110464330A (zh) * 2019-08-27 2019-11-19 中国科学院深圳先进技术研究院 一种多脑区记录电极、制作方法及植入方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201558115U (zh) * 2009-12-09 2010-08-25 韦有佩 磁共振颅表定位器
US10918413B2 (en) * 2015-08-18 2021-02-16 The Penn State Research Foundation Bedside stereotactic ultrasound guidance device, system and method
CN206534711U (zh) * 2016-09-13 2017-10-03 丁煜昊 一种开颅手术用头皮定位器
CN106580318B (zh) * 2016-11-16 2020-02-18 华南理工大学 一种硬膜下矩阵式电极精确定位装置
CN106974653A (zh) * 2017-03-30 2017-07-25 燕山大学 一种借助磁共振定位和导航的鲤鱼颅脑电极植入方法
CN109480841A (zh) * 2017-09-13 2019-03-19 复旦大学 基于功能磁共振成像的异常脑区精准定位与矫正方法
CN111000558B (zh) * 2019-11-28 2021-08-17 深圳先进技术研究院 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190175020A1 (en) * 2014-03-12 2019-06-13 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Methods for localization and visualization of electrodes and probes in the brain using anatomical mesh models
CN103932796A (zh) * 2014-04-13 2014-07-23 北京师范大学 一种基于多模态医学影像数据融合的颅内电极个体化定位的方法
US20170367608A1 (en) * 2016-06-28 2017-12-28 Chung Shan Medical University Hospital Personal brain structure displaying device having intracranial electrodes and its displaying method
CN106562786A (zh) * 2016-11-07 2017-04-19 深圳先进技术研究院 一种多脑区场电位记录电极及植入方法
CN106861040A (zh) * 2017-02-16 2017-06-20 中国人民解放军第四军医大学 一种脑损伤修复和功能重建的方法和设备
CN107595287A (zh) * 2017-09-21 2018-01-19 燕山大学 一种将鲤鱼磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标的方法
CN110464330A (zh) * 2019-08-27 2019-11-19 中国科学院深圳先进技术研究院 一种多脑区记录电极、制作方法及植入方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
和清源等: "应用MRI预扫描定位提高大鼠脑立体定位术的准确性", 《中国比较医学杂志》 *
彭勇等: "面向鲤鱼机器人控脑技术的磁共振坐标转换方法研究及应用", 《生物医学工程学杂志》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021104111A1 (zh) * 2019-11-28 2021-06-03 深圳先进技术研究院 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统
CN114224358A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 中国科学院深圳先进技术研究院 一种记录装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021104111A1 (zh) 2021-06-03
CN111000558B (zh) 2021-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6445182B1 (en) Geometric distortion correction in magnetic resonance imaging
US7486076B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and method with adjustment in positioning within imaging space to correct deviation from desired position
US6975896B2 (en) Fiducial markers for MRI
US11513178B2 (en) Transverse field MRI apparatus
US20100168553A1 (en) MR-Tracking Based on Magnetic Signature Selective Excitation
EP0512345A1 (en) Method and apparatus for one-sided magnetic resonance imaging
CN111000558B (zh) 一种可以精准定位和精准推算脑区的方法和系统
WO2002022012A1 (fr) Systeme d'imagerie par resonance magnetique
CN103179900A (zh) 使多个磁共振物理参数与大脑中髓磷脂含量相关的方法及装置
CN103957785A (zh) Mr电学性质断层摄影
Wang et al. Multiscale modeling and simulation of the cardiac fiber architecture for DMRI
US9645214B2 (en) Systems and methods for determining electrical properties using magnetic resonance imaging
Borman et al. Towards real-time thermometry using simultaneous multislice MRI
Diakite et al. Toward real‐time temperature monitoring in fat and aqueous tissue during magnetic resonance–guided high‐intensity focused ultrasound using a three‐dimensional proton resonance frequency T1 method
US20110313279A1 (en) Quantitative oxygen imaging systems and methods using echo-based single point imaging
Xiao et al. Investigation of active tracking for robotic arm assisted magnetic resonance guided focused ultrasound ablation
KR101617925B1 (ko) 수정된 온도 영역의 신속한 검출을 위한 방법 및 장치
KR101486777B1 (ko) Ｂ1정보 획득 방법 및 장치
US20210349168A1 (en) Techniques for diffusion imaging
Hwang et al. Improved device definition in interventional magnetic resonance imaging using a rotated stripes keyhole acquisition
CN108983132B (zh) 用于利用mri系统确定铁磁性的颗粒或者铁磁性颗粒束的位置的快速的方法
Görlitz et al. Development and validation of a real-time reduced field of view imaging driven by automated needle detection for MRI-guided interventions
Aboussouan et al. High-precision absolute positioning of medical instruments in MRI systems
KR101480413B1 (ko) B1 정보 획득 방법 및 장치
Selwyn Phantoms for magnetic resonance imaging

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant