CN113827865A - 经颅磁刺激位置确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种经颅磁刺激位置确定方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。通过本发明实施例的技术方案，实现了准确确定经颅磁刺激位置，增强对海马脑区的作用的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及经颅磁刺激技术领域，尤其涉及一种经颅磁刺激位置确定方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
经颅磁刺激可通过输出脉冲磁场在刺激脑区诱发感应电场，从而对刺激脑区及与刺激脑区有功能连接的远端脑区和深部脑区产生作用。已有研究表明，经颅磁刺激可以调控海马脑区的活动提高记忆能力，可以用于研究大脑记忆功能和提高记忆能力。但是，经颅磁刺激输出的脉冲磁场随深度衰减很快，作用的深度位于大脑皮层表面。因此，在脑记忆功能的研究中，经颅磁刺激无法直接作用于位于脑深部的海马脑区，而是通过刺激与海马脑区存在功能连接的脑皮层区域，以间接达到刺激海马脑区的目的。
海马脑区存在功能连接的脑皮层区域的表面积较大。传统上常根据解剖学常识或国际标准10-20系统脑电电极位置点在头皮确定经颅磁刺激的皮层位置点。
但是，这些方法均是直接在头皮或皮层确定位置点，没有考虑皮层与海马脑区间的功能映射关系，导致定位的皮层位置点难以对海马脑区产生最大作用。
发明内容
本发明实施例提供了一种经颅磁刺激位置确定方法、装置、电子设备及存储介质，以实现准确确定经颅磁刺激位置，增强对海马脑区的作用的技术效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种经颅磁刺激位置确定方法该方法，包括：
根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；
在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；
根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；
针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；
根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
第二方面，本发明实施例还提供了一种经颅磁刺激位置确定装置，该装置包括：
模型构建模块，用于根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；
阵列靶点确定模块，用于在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；
待刺激位置确定模块，用于根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；
数值确定模块，用于针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；
目标刺激位置确定模块，用于根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例任一所述的经颅磁刺激位置确定方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例任一所述的经颅磁刺激位置确定方法。
本发明实施例的技术方案，通过根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型，进而，在脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将脑皮层阵列靶点映射在头皮模型中，获得头皮阵列靶点，根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置，针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据同步脑电信号确定与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值，并根据单靶点海马电流密度值中的最大值，将与最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置，解决了无法准确确定刺激位置使海马组织的刺激作用最大化的问题，实现了准确确定经颅磁刺激位置，增强对海马脑区的作用的技术效果。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1为本发明实施例一所提供的一种经颅磁刺激位置确定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二所提供的一种经颅磁刺激位置确定方法的流程示意图；
图3为本发明实施例三所提供的一种经颅磁刺激位置确定方法的流程示意图；
图4为本发明实施例三所提供的一种脑皮层模型的示意图；
图5为本发明实施例三所提供的一种确定单靶点海马电流密度值方法的流程示意图；
图6为本发明实施例四所提供的一种经颅磁刺激位置确定装置的结构示意图；
图7为本发明实施例五所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一所提供的一种经颅磁刺激位置确定方法的流程示意图，本实施例可适用于在对经颅磁刺激之前确定合适的刺激位置的情况，该方法可以由经颅磁刺激位置确定装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的形式实现，该硬件可以是电子设备，可选的，电子设备可以是移动终端等。
如图1所述，本实施例的方法具体包括如下步骤：
S110、根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型。
其中，目标对象可以是后续进行海马脑区经颅磁刺激实验的受试者。核磁影像可以是预先通过核磁共振仪器对目标对象进行拍摄的影像。头皮模型可以是构建的目标对象的头皮的三维模型。脑皮层模型可以是构建的目标对象的大脑皮层的三维模型。
具体的，扫描目标对象头部结构的核磁影像，根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型。可选的，可以是通过神经导航定位系统进行模型构建的，也可以是通过其他三维模型构建方式进行模型构建的，在本实施例中不做具体限定。
S120、在脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将脑皮层阵列靶点映射在头皮模型中，获得头皮阵列靶点。
其中，目标位置可以是在脑皮层模型上预先设定的被刺激的区域中的至少一个待刺激位置点。脑皮层阵列靶点可以是在各个目标位置处设置的靶点集合。头皮阵列靶点可以是脑皮层阵列靶点在头皮模型上映射的阵列靶点。
具体的，根据脑科学知识，在脑皮层模型中确定出被刺激的区域，并在该区域中确定出至少两个目标位置。在确定出的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并根据脑皮层模型中的各位置与头皮模型中的各位置的映射关系，确定脑皮层阵列靶点在头皮模型中的头皮阵列靶点。
需要说明的是，脑皮层模型中的目标位置描述的是目标对象的脑组织内部的待刺激位置点，而进行后续经颅磁刺激是在头皮上进行刺激的，因此，根据映射关系确定出头皮模型上的对应位置，以便后续在目标对象的头皮上确定出待刺激位置。
S130、根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置。
其中，待刺激位置可以是目标对象头皮上进行后续刺激的位置。
具体的，根据头皮模型上的头皮阵列靶点可以在目标对象的头皮上找到对应的位置，并将对应得到的这些位置作为待刺激位置。
S140、针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据同步脑电信号确定与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
其中，同步脑电信号是在进行经颅磁刺激时通过脑电信号采集设备采集得到的脑电信号。单靶点海马电流密度值可以是经颅磁刺激时海马组织中的电流强度值。
具体的，分别在每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并在经颅磁刺激时同步采集脑电信号。对同步脑电信号进行脑电信号溯源分析，确定海马组织内受到经颅磁刺激产生的电流密度值。
需要说明的是，在每次进行经颅磁刺激时，使用的刺激强度应当是相同的强度。
S150、根据单靶点海马电流密度值中的最大值，将与最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
其中，目标刺激位置可以是确定出的后续进行经颅磁刺激的位置。
具体的，根据单靶点海马电流密度值可以衡量对海马组织的刺激程度，单靶点海马电流密度值越大，对海马组织的刺激程度越强。因此。从全部单靶点海马电流密度值中确定出最大值，并将得到该最大值时刺激的待刺激位置作为目标刺激位置，以用于后续研究海马组织时进行经颅磁刺激使用。
在上述各实施例的基础上，在针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激之前，还可以确定进行经颅磁刺激的刺激强度，可以是通过下述步骤确定的：
步骤一、基于至少两种预先设置的经颅磁刺激强度对目标对象的大脑中央前回进行经颅磁刺激。
其中，每种经颅磁刺激强度下执行至少两次经颅磁刺激。
具体的，预先设置至少两种经颅磁刺激强度，以便后续从预先设置的经颅磁刺激强度中选择最合适的输出强度。分别基于每种经颅磁刺激强度对目标对象的大脑中央前回进行经颅磁刺激，具体可以是，大脑中央前回的“手结”周围。
步骤二、针对每次经颅磁刺激，采集目标部位的肌电运动诱发电位。
其中，目标部位可以是与大脑中央前回相对应的肢体部位。肌电运动诱发电位可以是通过肌电采集设备对目标部位进行采集得到的肌电信号。
具体的，针对每次经颅磁刺激，都可以同步采集目标部位的肌电运动诱发电位。
需要说明的是，对大脑中央前回的“手结”周围进行经颅磁刺激时，会对运动脑区产生刺激，使得相对应的肢体部位产生肌电信号。并且，相邻两次经颅磁刺激的时间间隔为可以为4s-6s，以避免相邻两次经颅磁刺激的作用相互影响。
步骤三、针对每种经颅磁刺激强度，如果肌电运动诱发电位的幅值大于预设幅值的次数满足预设次数条件，则将经颅磁刺激强度作为候选磁刺激强度。
其中，预设幅值可以是根据经验确定出的肌电幅值。预设次数条件可以是次数条件，例如：10次经颅磁刺激中存在5次或5次以上的肌电运动诱发电位的幅值大于预设幅值等。候选磁刺激强度可以是符合预设次数条件的经颅磁刺激强度。
具体的，针对每种经颅磁刺激强度，可以进行多次经颅磁刺激，若肌电运动诱发电位的幅值大于预设幅值的次数满足预设次数条件，则表明该经颅磁刺激强度能够刺激使目标对象的脑区产生反应，可以作为候选磁刺激强度。
步骤四、将至少两种预先设置的经颅磁刺激强度中最小的候选磁刺激强度作为目标对象的静息运动阈值。
其中，静息运动阈值可以是候选磁刺激强度中的最小值。
示例性的，静息运动阈值是经颅磁刺激运动皮质，10次刺激中至少5次诱发出波幅超过50μV的靶肌(通常为拇展短肌)运动诱发电位(肌电运动诱发电位)所需要的最低刺激强度。
步骤五、根据静息运动阈值确定经颅磁刺激的输出强度。
具体的，将静息运动阈值放大一定的倍数，作为经颅磁刺激的输出强度。例如，经颅磁刺激的刺激强度为110％静息运动阈值或120％静息运动阈值等。
本发明实施例的技术方案，通过根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型，进而，在脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将脑皮层阵列靶点映射在头皮模型中，获得头皮阵列靶点，根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置，针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据同步脑电信号确定与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值，并根据单靶点海马电流密度值中的最大值，将与最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置，解决了无法准确确定刺激位置使海马组织的刺激作用最大化的问题，实现了准确确定经颅磁刺激位置，增强对海马脑区的作用的技术效果。
实施例二
图2为本发明实施例二所提供的一种经颅磁刺激位置确定方法的流程示意图，本实施例在上述各实施例的基础上，针对头皮阵列靶点的确定方式以及单靶点海马电流密度值的确定方式可参见本实施例的技术方案。其中，与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
如图2所述，本实施例的方法具体包括如下步骤：
S201、根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型。
S202、根据脑皮层模型确定与背外侧前额叶皮层以及顶上小叶皮层所对应的待设置区域。
其中，待设置区域可以是脑皮层模型中背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层的解剖结构所对应的区域。
具体的，待设置区域是根据背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层的解剖结构进行确定的。可以是，根据背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层的解剖结构确定坐标位置点，以布罗德曼9区和46区为背外侧前额叶皮层，以中央后回、顶内沟和中央纵裂为顶上小叶皮层边界确定顶上小叶皮层。将坐标位置点围成的区域作为待设置区域。
S203、在待设置区域中，按照预设间隔确定至少两个目标位置，并在目标位置处设置脑皮层阵列靶点。
其中，至少两个目标位置均匀排布。
具体的，在待设置区域中，根据预设间隔，均匀的设置至少两个目标位置，并将目标位置所对应的位置点设置为脑皮层阵列靶点。
示例性的，在背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层内部由精密神经导航定位系统放置脑皮层阵列靶点，相邻两个皮层靶点间距为5mm。进而，通过精密神经导航定位系统调整脑皮层阵列靶点的弯曲弧度，使脑皮层阵列靶点与脑皮层模型表面紧密贴合。
S204、将脑皮层阵列靶点映射在头皮模型中，获得头皮阵列靶点。
具体的，可以使用精密神经导航定位系统将脑皮层阵列靶点投射到头皮模型上，获得头皮阵列靶点。
S205、根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置。
具体的，可以使用精密神经导航定位系统在建立的头皮模型中设置鼻根、鼻尖、双耳耳垂位置为四个标记点，将目标对象的头部与建立的头皮模型进行配准注册，以根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置。
S206、针对每个待刺激位置，进行预设试次的经颅磁刺激，并采集与每个试次相对应的同步脑电信号。
其中，预设试次可以是预先设置的试验次数，例如：30次等。
具体的，在每个待刺激位置，都进行预设试次的经颅磁刺激，并对每一次经颅磁刺激试验同步采集脑电信号。
S207、针对每个试次在待处理时间段内的同步脑电信号进行溯源处理，确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度。
其中，溯源处理可以是根据脑电信号确定产生脑电信号的组织部位的处理方法。待处理时间段可以是同步脑电信号中用于分析经颅磁刺激的刺激情况的时间段，例如：每个试次零点后20ms到500ms，即信号长度480ms。
具体的，针对每个试次在待处理时间段内的同步脑电信号进行溯源处理，确定出与海马组织中每个偶极子相对应的脑电信号，进一步确定偶极子电流密度。
可选的，在确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度之前，还需要确定哪些偶极子属于海马组织中的偶极子，具体可以是：
根据核磁影像确定海马组织边界，并将海马组织边界内的偶极子确定为海马组织中的偶极子。
其中，海马组织边界可以是海马组织的边界坐标信息等。
具体的，可以通过目标对象的头部结构的核磁影像进行个体化海马组织的提取，确定海马组织边界；还可以通过具有丰富解剖知识和经验的神经科医生或经过专门训练的操作者对海马进行人工分割，确定海马组织边界；也可以通过阈值法和边界跟踪法等成熟的影像分割算法进行海马组织分割，确定海马组织边界。进而，根据海马组织边界坐标信息对所有偶极子进行判断，如果偶极子位于海马组织边界内，则认为该偶极子属于海马组织。
可选的，为了得到准确的偶极子电流密度，可以根据下述方式确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度：
针对海马组织中的每个偶极子，将偶极子对应的各个时间点的电流密度值进行叠加平均，确定与偶极子相对应的偶极子电流密度。
其中，时间点可以是同步脑电信号采集和溯源结果所对应的各个时间点。
具体的，针对海马组织中的每个偶极子，可以得到溯源后的以时间为变化量的电流密度值。针对海马组织中的每个偶极子，将该偶极子在各个时间点对应的电流密度值进行叠加平均，将得到的结果值作为该偶极子所对应的偶极子电流密度。
S208、根据各偶极子电流密度，确定海马组织所对应的组织电流密度。
具体的，在得到各偶极子电流密度后，可以对偶极子电流密度进行处理，以得到海马组织所对应的组织电流密度。处理方式可以是，相加，加权平均等，也可以是机器学习网络模型等。
可选的，可以通过下述方式确定海马组织所对应的组织电流密度：
将与海马组织中的各偶极子相对应的偶极子电流密度进行叠加，确定海马组织所对应的组织电流密度。
具体的，海马组织中包含多个偶极子，为了确定海马组织所对应的组织电流密度，可以对海马组织内各个偶极子电流进行相加，并将得到的结果值作为海马组织所对应的组织电流密度。
S209、根据每个试次的组织电流密度，确定与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
具体的，针对每个待刺激位置，可以得到该待刺激位置下的与每个试次相对应的组织电流密度。进而，可以对全部试次的组织电流密度进行处理，得到与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
示例性的，针对每个待刺激位置，进行30个试次的试验。通过计算可以获得单试次的组织电流密度，然后将全部30个试次的组织电流密度值叠加平均，获得单靶点海马电流密度值。
S210、根据单靶点海马电流密度值中的最大值，将与最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
本发明实施例的技术方案，通过根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型，进而，根据脑皮层模型确定与背外侧前额叶皮层以及顶上小叶皮层所对应的待设置区域，在待设置区域中，按照预设间隔确定至少两个目标位置，并在目标位置处设置脑皮层阵列靶点将脑皮层阵列靶点映射在头皮模型中，获得头皮阵列靶点，进而，根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置，针对每个待刺激位置，进行预设试次的经颅磁刺激，并采集与每个试次相对应的同步脑电信号，针对每个试次在待处理时间段内的同步脑电信号进行溯源处理，确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度，根据各偶极子电流密度，确定海马组织所对应的组织电流密度，根据每个试次的组织电流密度，确定与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值，并根据单靶点海马电流密度值中的最大值，将与最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置，解决了无法准确确定刺激位置使海马组织的刺激作用最大化的问题，实现了准确确定经颅磁刺激位置，增强对海马脑区的作用的技术效果。
实施例三
作为上述各实施例的可选实施方案，图3为本发明实施例三所提供的一种经颅磁刺激位置确定方法的流程示意图。其中，与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
如图3所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：
1、获取目标对象的头部结构的核磁影像。
具体的，头部结构的核磁影像可以是通过核磁仪器进行扫描得到的。例如：头部结构核磁影像在GE公司、西门子公司等生产的3.0T超导型核磁中扫描，使用8通道头部线圈，电场梯度为30mT/m，扫描序列为三维T1 WI(3D-T1WI)，具体的扫描参数为：重复时间7.80ms，回波时间3ms，反转时间450ms，视野256mm×256mm，矩阵256×256，激励次数1次，层厚1mm，层间距为0，共188层二维影像，扫描时间192s，扫描范围自枢椎(C2)向上至头顶，完全包括鼻根、鼻尖、双侧外耳道和耳廓在内的面部解剖学标记。
2、根据核磁影像，构建三维头皮模型和三维脑皮层模型。
具体的，将扫描的头部结构得核磁影像导入BrainSight精密神经导航定位系统，在BrainSight精密神经导航定位系统中将头部结构的核磁影像叠加生成三维的头皮模型和三维的脑皮层模型。
3、在脑皮层模型表面的背外侧前额叶或顶上小叶皮层放置皮层阵列靶点(脑皮层阵列靶点)。
具体的，皮层阵列靶点是根据背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层的解剖结构进行确定，结合图4所示的脑皮层模型的示意图进行说明。皮层阵列靶点是根据背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层的解剖结构确定坐标位置点，以布罗德曼9区和46区为背外侧前额叶皮层，以中央后回、顶内沟和中央纵裂为顶上小叶皮层边界确定顶上小叶皮层。在背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层内部由BrainSight精密神经导航定位系统放置皮层阵列靶点，相邻两个皮层靶点间距可以为5mm(具体数值可以根据实际情况调整)，组成背外侧前额叶和顶上小叶皮层阵列靶点。通过BrainSight精密神经导航定位系统调整皮层阵列靶点的弯曲弧度，使之与脑皮层模型表面紧密贴合。
4、将皮层阵列靶点投射到头皮模型上，获得头皮阵列靶点。
具体的，使用BrainSight精密神经导航定位系统将皮层阵列靶点投射到三维的头皮模型上，获得头皮阵列靶点。
5、目标对象的头部与三维头皮模型进行配准。
具体的，使用BrainSight精密神经导航定位系统在建立的三维的头皮模型中设置鼻根、鼻尖、双耳耳垂位置为四个标记点，将目标对象的头部与建立的三维头皮模型进行配准注册。
6、逐一采集头皮阵列靶点中每个靶点的经颅磁刺激同步脑电信号，获得单靶点经颅磁刺激诱发脑电。
具体的，脑电信号采集可以使用脑电采集设备进行采集，例如：德国生产的BrainProducts或美国生产的Neuroscan等64导以上的脑电仪。经颅磁刺激可以使用磁刺激仪和配套线圈实现，例如：英国生产的Magstim Rapid2及配套的八字形线圈或德国生产的MAG&More及配套的八字形线圈等经颅磁刺激器。
示例性的，在目标对象的头部放置64导(或128导或256导等)脑电电极，在电极中注射导电膏，使电极阻抗在5kΩ以下。经颅磁刺激实施时，线圈把柄向后，线圈把柄与大脑纵裂呈45°，对头皮阵列靶点的每个靶点实施30次单脉冲经颅磁刺激，同步记录脑电信号，获得头皮阵列靶点中所有靶点的经颅磁刺激同步脑电。经颅磁刺激的刺激强度为110％静息运动阈值或120％静息运动阈值，相邻两次单脉冲经颅磁刺激的时间间隔为4s-6s。
需要说明的是，静息运动阈值是用于归一化经颅磁刺激刺激强度的量化指标。可以通过在大脑中央前回的“手结”周围移动经颅磁刺激线圈，找到10次经颅磁刺激脉冲输出能产生至少5次肌电运动诱发电位幅值大于等于50uV的最小输出强度，此时，磁刺激输出强度为静息运动阈值。
7、对单靶点经颅磁刺激诱发脑电进行溯源分析，获得单靶点海马电流密度值。
具体的，确定单靶点海马电流密度值方法的流程示意图如图5所示。确定单靶点经颅磁刺激同步脑电，并确定每个靶点的单试次经颅磁刺激同步脑电。进而，提取同步脑电中，零点后预设长度的脑电信号，并进行溯源分析，以获得海马组织内每个偶极子的电流密度值。将海马组织内每个偶极子的电流密度值在各个时间点上叠加平均，获得每个偶极子电流密度值(偶极子电流密度)。对海马组织内所有偶极子电流密度值进行叠加，得到单试次海马电流密度值。然后将所有单试次海马电流密度值进行叠加平均，得到单靶点海马电流密度值。
示例性的，将单靶点30个试次经颅磁刺激同步脑电以经颅磁刺激脉冲输出为零点，提取每个试次零点后20ms到500ms内(信号长度480ms)信号，然后通过低分辨率层析成像等溯源方法对提取的480ms信号进行溯源，获得海马组织内每个偶极子480ms的电流密度值。将海马组织内每个偶极子电流密度值分别在其各时间点上叠加平均获得每个偶极子电流密度值，对海马组织内所有偶极子的电流密度值叠加，获得单试次海马电流密度值，然后将30个试次的电流密度值叠加平均，获得单靶点海马电流密度值。
需要说明的是，海马组织分割通过目标对象的头部结构的核磁影像进行个体化海马组织的提取，个体化海马组织分割方法可以由具有丰富解剖知识和经验的神经科医生或经过专门训练的操作者对海马进行人工分割，也可通过阈值法和边界跟踪法等成熟的影像分割算法进行海马组织分割，并保存提取海马边界坐标信息。海马组织内各偶极子的提取是根据海马边界坐标信息对所有偶极子进行判断，如果偶极子位于海马边界内，则认为该偶极子属于海马组织。
8、对比单靶点海马电流密度值，确定最大的单靶点海马电流密度值。
9、将最大的单靶点海马电流密度值对应的皮层位置作为最优皮层位置点(目标刺激位置)。
具体的，最大的单靶点海马电流密度值是通过求取单靶点海马电流密度值的最大值，获得最大的单靶点海马电流密度值对应的皮层阵列靶点位置点即为最优皮层位置点。
需要说明的是，本方案在确定皮层位置点时将经颅磁刺激引起的海马脑区活动强度进行了考虑，依据海马组织与背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层存在功能映射的生理基础来实现的。
本实施例的技术方案，通过在个体的背外侧前额叶皮层和顶上小叶皮层放置皮层阵列靶点，逐一记录经颅磁刺激刺激每个皮层阵列靶点的脑电信号，对每个皮层阵列靶点的脑电信号进行溯源分析，比较每个皮层阵列靶点对应的海马电流密度值，获得个体化最优背外侧前额叶和顶上小叶的皮层位置点，实现了在个体化最优的皮层位置点实施经颅磁刺激，增强经颅磁刺激对海马脑区的作用效果。
实施例四
图6为本发明实施例四所提供的一种经颅磁刺激位置确定装置的结构示意图，该装置包括：模型构建模块410、阵列靶点确定模块420、待刺激位置确定模块430、数值确定模块440和目标刺激位置确定模块450。
模型构建模块410，用于根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；阵列靶点确定模块420，用于在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；待刺激位置确定模块430，用于根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；数值确定模块440，用于针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；目标刺激位置确定模块450，用于根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
可选的，阵列靶点确定模块420，还用于根据所述脑皮层模型确定与背外侧前额叶皮层以及顶上小叶皮层所对应的待设置区域；在所述待设置区域中，按照预设间隔确定至少两个目标位置，并在所述目标位置处设置脑皮层阵列靶点，其中，所述至少两个目标位置均匀排布；将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点。
可选的，所述装置还包括：输出强度确定模块，用于基于至少两种预先设置的经颅磁刺激强度对所述目标对象的大脑中央前回进行经颅磁刺激，其中，每种经颅磁刺激强度下执行至少两次经颅磁刺激；针对每次经颅磁刺激，采集目标部位的肌电运动诱发电位；针对每种经颅磁刺激强度，如果所述肌电运动诱发电位的幅值大于预设幅值的次数满足预设次数条件，则将所述经颅磁刺激强度作为候选磁刺激强度；将所述至少两种预先设置的经颅磁刺激强度中最小的所述候选磁刺激强度作为所述目标对象的静息运动阈值；根据所述静息运动阈值确定所述经颅磁刺激的输出强度。
可选的，数值确定模块440，还用于针对每个待刺激位置，进行预设试次的经颅磁刺激，并采集与每个试次相对应的同步脑电信号；针对每个试次在待处理时间段内的同步脑电信号进行溯源处理，确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度；根据各偶极子电流密度，确定海马组织所对应的组织电流密度；根据每个试次的组织电流密度，确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
可选的，所述装置还包括：偶极子确定模块，用于根据所述核磁影像确定海马组织边界，并将所述海马组织边界内的偶极子确定为海马组织中的偶极子。
可选的，数值确定模块440，还用于针对所述海马组织中的每个偶极子，将所述偶极子对应的各个时间点的电流密度值进行叠加平均，确定与所述偶极子相对应的偶极子电流密度；将与海马组织中的各偶极子相对应的偶极子电流密度进行叠加，确定海马组织所对应的组织电流密度。
可选的，数值确定模块440，还用于将各个试次的组织电流密度进行叠加平均，确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
本发明实施例的技术方案，通过根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型，进而，在脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将脑皮层阵列靶点映射在头皮模型中，获得头皮阵列靶点，根据头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置，针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据同步脑电信号确定与待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值，并根据单靶点海马电流密度值中的最大值，将与最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置，解决了无法准确确定刺激位置使海马组织的刺激作用最大化的问题，实现了准确确定经颅磁刺激位置，增强对海马脑区的作用的技术效果。
本发明实施例所提供的经颅磁刺激位置确定装置可执行本发明任意实施例所提供的经颅磁刺激位置确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
值得注意的是，上述装置所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明实施例的保护范围。
实施例五
图7为本发明实施例五所提供的一种电子设备的结构示意图。图7示出了适于用来实现本发明实施例实施方式的示例性设备50的框图。图7显示的设备50仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示，电子设备50以通用计算设备的形式表现。电子设备50的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元501，系统存储器502，连接不同系统组件(包括系统存储器502和处理单元501)的总线503。
总线503表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
电子设备50典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备50访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器502可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)504和/或高速缓存存储器505。电子设备50可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统506可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图7未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图7中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线503相连。系统存储器502可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块507的程序/实用工具508，可以存储在例如系统存储器502中，这样的程序模块507包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块507通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备50也可以与一个或多个外部设备509(例如键盘、指向设备、显示器510等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备50交互的设备通信，和/或与使得该电子设备50能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口511进行。并且，电子设备50还可以通过网络适配器512与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器512通过总线503与电子设备50的其它模块通信。应当明白，尽管图7中未示出，可以结合电子设备50使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元501通过运行存储在系统存储器502中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的经颅磁刺激位置确定方法。
实施例六
本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种经颅磁刺激位置确定方法，该方法包括：
根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；
在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；
根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；
针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；
根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种经颅磁刺激位置确定方法，其特征在于，包括：
根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；
在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；
根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；
针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；
根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点，包括：
根据所述脑皮层模型确定与背外侧前额叶皮层以及顶上小叶皮层所对应的待设置区域；
在所述待设置区域中，按照预设间隔确定至少两个目标位置，并在所述目标位置处设置脑皮层阵列靶点，其中，所述至少两个目标位置均匀排布；
将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激之前，还包括：
基于至少两种预先设置的经颅磁刺激强度对所述目标对象的大脑中央前回进行经颅磁刺激，其中，每种经颅磁刺激强度下执行至少两次经颅磁刺激；
针对每次经颅磁刺激，采集目标部位的肌电运动诱发电位；
针对每种经颅磁刺激强度，如果所述肌电运动诱发电位的幅值大于预设幅值的次数满足预设次数条件，则将所述经颅磁刺激强度作为候选磁刺激强度；
将所述至少两种预先设置的经颅磁刺激强度中最小的所述候选磁刺激强度作为所述目标对象的静息运动阈值；
根据所述静息运动阈值确定所述经颅磁刺激的输出强度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值，包括：
针对每个待刺激位置，进行预设试次的经颅磁刺激，并采集与每个试次相对应的同步脑电信号；
针对每个试次在待处理时间段内的同步脑电信号进行溯源处理，确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度；
根据各偶极子电流密度，确定海马组织所对应的组织电流密度；
根据每个试次的组织电流密度，确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度之前，还包括：
根据所述核磁影像确定海马组织边界，并将所述海马组织边界内的偶极子确定为海马组织中的偶极子。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定海马组织中各偶极子所对应的偶极子电流密度，包括：
针对所述海马组织中的每个偶极子，将所述偶极子对应的各个时间点的电流密度值进行叠加平均，确定与所述偶极子相对应的偶极子电流密度；
所述根据各偶极子电流密度，确定海马组织所对应的组织电流密度，包括：
将与海马组织中的各偶极子相对应的偶极子电流密度进行叠加，确定海马组织所对应的组织电流密度。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每个试次的组织电流密度，确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值，包括：
将各个试次的组织电流密度进行叠加平均，确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值。
8.一种经颅磁刺激位置确定装置，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于根据目标对象的核磁影像，构建头皮模型以及脑皮层模型；
阵列靶点确定模块，用于在所述脑皮层模型的目标位置处设置脑皮层阵列靶点，并将所述脑皮层阵列靶点映射在所述头皮模型中，获得头皮阵列靶点；
待刺激位置确定模块，用于根据所述头皮阵列靶点，确定目标对象的待刺激位置；
数值确定模块，用于针对每个待刺激位置进行经颅磁刺激，并采集同步脑电信号，并根据所述同步脑电信号确定与所述待刺激位置相对应的单靶点海马电流密度值；
目标刺激位置确定模块，用于根据所述单靶点海马电流密度值中的最大值，将与所述最大值相对应的待刺激位置确定为目标刺激位置。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的经颅磁刺激位置确定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的经颅磁刺激位置确定方法。
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2021
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