本发明涉及一种从大脑皮层到颅表的映射方法,同时也涉及一种使用该映射方法的定位装置,还涉及一种使用该映射方法的在线查询系统,属于脑科学。
背景技术:
1、在无创神经调控技术中,跨个体、跨研究、跨模态的群体信息通常被用以优化靶点选择。例如,任务态脑成像群体激活坐标常被用作研究局部脑区认知功能的刺激靶点;基于坐标的元分析整合了不同研究的结果,提供了更为鲁棒的刺激靶点;跨模态分析综合了疗效、神经调控、脑损伤等多模态证据,提供了更为全面的信息,有助于为神经精神疾病确定最具治疗潜力的刺激靶点。为了实现对来自不同个体和研究的刺激靶点的统一描述和推广应用,这些靶点坐标通常被转化为标准脑空间(例如mni)坐标。
2、对于这些表达在标准脑空间中的刺激靶点,准确地在个体颅表定位并放置刺激设备是决定调控效果的关键。一种方法是利用mri引导的神经导航技术,该方法能够实现刺激设备的较为精确地放置,但该方法依赖于个体的磁共振成像(mri)数据和无框立体定向导航设备,操作复杂且成本高昂,在大多数实际应用中难以实现。
3、因此,另一类基于颅表(即,图1中的头皮层)的测量定位方法在此类场景中被广泛使用,如10-20系统定位法,该方法常被用于给定标准脑空间坐标的颅表近似定位,但该方法中标准脑空间与颅表空间的对应性较差,且手动定位10-20系统地标点费时费力。最近提出的颅表启发式方法更为准确且操作方便,然而现有的颅表启发式方法并不能提供靶点定位的误差分布信息,因此限制了其临床使用价值。更重要的是,该方法仅针对几个特定的mni靶点开发,因此需要一种更为通用的方法来手动定位任意mni皮质目标的刺激部位。。
技术实现思路
1、本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种从大脑皮层到颅表的映射方法。
2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种使用上述映射方法的定位装置。
3、本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种使用上述映射方法的在线查询系统。
4、为实现上述技术目的,本发明采用以下的技术方案:
5、根据本发明实施例的第一方面,提供一种从大脑皮层到颅表的映射方法,包括以下步骤:
6、s1:选取mni标准脑空间中的第i个皮层靶点;
7、s2:把mni标准脑空间中的所述皮层靶点转换到第j个参与者的原始空间,作为原始空间靶点cij;
8、s3:对应于所述原始空间靶点cij,精确定位出第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置
9、s4:令j=j+1,重复步骤s2和步骤s3,直至将所述第i个皮层靶点对应到所有参与者的个体最佳颅表位置
10、s5:将与所述第i个皮层靶点对应的所有参与者的个体最佳颅表位置,表达在cpc空间中,形成的cpc空间分布;
11、s6:根据步骤s5中得到的的cpc空间分布,计算出对应的群体水平最佳颅表位置sg(ci);
12、s7:重复步骤s2-s6,得到所有皮层靶点对应到所有参与者的群体最佳颅表位置。
13、其中较优地,所述步骤s3中,定位第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置,包括以下子步骤:
14、生成第j个参与者的个体cpc系统;
15、计算cpc系统中颅表点的三维空间坐标;
16、在第j个参与者的个体cpc系统的局部颅表搜索空间内,寻找具有最小垂直距离h的点,作为第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置
17、根据个体最佳颅表位点,得到第j个参与者个体最佳颅表位点在原始空间的三维坐标。
18、其中较优地,所述映射方法还包括根据个体最佳颅表位点,计算其对应的原始空间靶点的深度。
19、其中较优地,所述深度是根据所述原始空间靶点cij在cpc系统中的三维坐标,以及所述原始空间靶点cij对应的个体最佳颅表位点在cpc系统中的三维坐标计算得到的。
20、其中较优地,所述的cpc空间分布,是对应于第i个皮层靶点的个体最佳颅表位置的cpc空间分布。
21、根据本发明实施例的第二方面,提供另一种从大脑皮层到颅表的映射方法,包括以下步骤:
22、s1:选取mni标准脑空间中的第i个皮层靶点;
23、s2:把mni标准脑空间中的所述皮层靶点转换到第j个参与者的原始空间,作为原始空间靶点cij;
24、s3:对应于步骤s2中得到的原始空间靶点cij,精确定位出在第j个参与者的个体最佳颅表位置,记为
25、s4:令i=i+1,重复步骤s2和步骤s3,直至将所有皮层靶点均对应到第j个参与者的个体最佳颅表位置;
26、s15:令j=j+1,重复步骤s2-s4,直至将所有皮层靶点对应的所有参与者的个体最佳颅表位置;
27、s16:将步骤s15中得到的所有皮层靶点对应的所有参与者的个体最佳颅表位置,表达在cpc空间中;
28、s17:对每一个皮层靶点对应的所有参与者的个体最佳颅表位置,计算群体最佳颅表位置,再计算中心值,作为群体水平最佳颅表位置;
29、s18:计算群体水平最佳颅表位置的群体平均深度;
30、s19:重复步骤s17-s18,得到所有皮层靶点对应到所有参与者的群体最佳颅表位置的三维坐标和深度。
31、其中较优地,所述的cpc空间分布是对应于第i个皮层靶点的个体最佳颅表位置的cpc空间分布。
32、其中较优地,在所述步骤s3中,定位第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置,包括以下子步骤:
33、生成第j个参与者的个体cpc系统;
34、计算cpc系统中颅表点的三维空间坐标;
35、在第j个参与者的个体cpc系统的局部颅表搜索空间内,寻找具有最小垂直距离h的点,作为第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置
36、根据个体最佳颅表位点,得到第j个参与者个体最佳颅表位点在原始空间的三维坐标。
37、根据本发明实施例的第三方面,提供一种定位装置,包括至少一个处理器以及至少一个存储器,所述存储器与所述处理器耦接,用于实施如前述的从大脑皮层到颅表的映射方法。
38、根据本发明实施例的第四方面,提供一种在线查询系统,用于根据如前述的从大脑皮层到颅表的映射方法,提供在线查询服务。
39、与现有技术相比较,本发明基于大样本人群,采用符合经颅磁刺激、经颅电刺激电场的钢针几何模型(即颅表点法线),通过遍历高密度颅表点搜索空间,建立了标准脑空间所有坐标与颅表空间的群体概率映射,将大脑皮层及皮层深处的深部脑区均能映射到颅表,使得神经调控技术可以在颅表对皮层深处的功能区、脑损伤区进行刺激或治疗等,因此有利于脑部疾病的治疗。
1.一种从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于所述步骤s3中,定位第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置,包括以下子步骤:
3.如权利要求2所述的从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于还包括根据个体最佳颅表位点,计算其对应的原始空间靶点的深度。
4.如权利要求3所述的从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于:
5.如权利要求1~4中任意一项所述的从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于:
6.一种从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于包括以下步骤:
7.如权利要求6所述的从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于:
8.如权利要求6所述的从大脑皮层到颅表的映射方法,其特征在于在所述步骤s3中,定位第i个皮层靶点在第j个参与者的个体最佳颅表位置,包括以下子步骤:
9.一种定位装置,其特征在于包括至少一个处理器以及至少一个存储器,所述存储器与所述处理器耦接,用于实施权利要求1~8中任意一项所述从大脑皮层到颅表的映射方法。
10.一种在线查询系统,用于根据权利要求1~8中任意一项所述从大脑皮层到颅表的映射方法,提供在线查询服务。