技术领域
[0001] 本
发明涉及一种对深部脑区实现经颅磁刺激的方法，尤其是基于弥散张量成像对深部脑区实施个体化、精准经颅磁刺激的方法。
背景技术
[0002] 经颅磁刺激是一种颅外无创神经调控技术，通过在颅外施加电
磁场，磁场穿透颅骨在大脑皮层产生感应
电场，可以促使神经元去极化，起到兴奋或抑制效果，改变局部大脑的可塑性。1985年，Barker及其合作者在英国谢菲尔德研发了第一台现代经颅磁刺激仪器，之后经颅磁刺激技术首先被应用于脑功能
定位的
基础研究和认知研究。随后发现，特定模式的经颅磁刺激对大脑活动的影响在刺激结束后的一定时间内仍然存在，经颅磁刺激的
治疗作用受到大众关注，目前已被批准应用于抑郁障碍的临床治疗，也有大量在
精神分裂症、帕金森、
疼痛等精神和神经性
疾病中的临床研究证据。经颅磁刺激技术具有无创、安全性好、
副作用小的有点，具有重要的临床价值和需求。
[0003] 经颅磁刺激干预
位置，是影响磁刺激效果和临床疗效的关键参数。目前常规磁刺激线圈(以八字形线圈为例)可达线圈下2-3cm，最新H型磁刺激线圈最深可达4-6cm，磁刺激有效作用部位主要还是位于皮层。因此，现有磁刺激线圈存在无法有效作用大脑深部位置的
瓶颈。而位于大脑深部的皮层下结构，例如扣带、海
马、杏仁核、纹状体等，是情绪和认知神经通路中的关键位置，与多种精神和神经性疾病的发病机制密切相关。现有经颅磁刺激技术无法实现对大脑深部结构的有效干预，限制了大脑可塑性研究的范围，也制约了该技术在临床治疗中的疗效，限制了临床应用和推广。
发明内容
[0004] 本发明针对
现有技术存在的问题和不足，提供一种基于弥散张量成像实现经颅磁刺激深部脑区的方法，该方法通过弥散张量成像技术，构建与位于深部的干预靶点存在最强白质结构连接的皮层位置，作为常规磁刺激线圈的干预位置；基于白质
纤维束走向引导刺激线圈的摆放方向，实现对深部脑区的精准、个体化干预。
[0005] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0006] 本发明提供一种基于弥散张量成像实现经颅磁刺激深部脑区的方法，其特点在于，其包括以下步骤：
[0007] S1、获取待接受经颅磁刺激被试的大脑结构像信息和弥散张量成像信息；
[0008] S2、基于弥散张量成像技术确定待接受经颅磁刺激被试的深部脑区坐标；
[0009] S3、基于弥散张量成像信息构建待接受经颅磁刺激被试的深部脑区和全脑的白质结构连接特征，提取与深部脑区存在白质结构连接的皮层脑区；
[0010] S4、基于与深部脑区存在白质结构连接的皮层脑区确定待接受经颅磁刺激被试的最佳皮层位置坐标；
[0011] S5、借助导航定位系统，以最佳皮层位置坐标作为常规刺激线圈的直接干预位点，以白质结构连接特征中的白质纤维连接走向引导刺激线圈的摆放方向，实现经颅磁刺激线圈对深部脑区的精准、个体化干预。
[0012] 较佳地，在步骤S1中，大脑结构像信息包括
单体素或多
体素，大脑结构像信息来源于待接受经颅磁刺激被试的磁共振结构像或公开的标准结构像图像。
[0013] 较佳地，步骤S2包括以下步骤：
[0014] S21、建立获取的大脑结构像信息与弥散张量成像信息间的映射和转化关系；
[0015] S22、在弥散张量成像图像上确定待接受经颅磁刺激被试的深部脑区坐标。
[0016] 较佳地，步骤S3包括以下步骤：
[0017] S31、根据弥散张量成像图像上确定的深部脑区坐标，采用白质
纤维跟踪算法，可但不限于采用确定跟踪算法或概率跟踪算法等，计算深部脑区坐标与全脑所有体素的白质结构连接特征值；
[0018] S32、提取与深部脑区存在白质结构连接的皮层脑区，作为经颅磁刺激的候选刺激位置。
[0019] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0020] 本发明的积极进步效果在于：
[0021] 1)针对现有磁刺激干预无法作用于深部脑区的
缺陷，本技术方案基于弥散张量成像可以实现对深部脑区的磁刺激干预，扩大和延伸了磁刺激对大脑的有效干预范围。
[0022] 2)相较于现有神经导航定位方法，本技术方案不仅提供精确的皮层干预位点，而且根据个体白质纤维走向确定经颅磁刺激的干预方向，进一步提高了定位的准确度。
[0023] 3)本方法借助常规经颅磁刺激线圈就可实现，与现有
硬件兼容，将大大提高设备使用效果和应用范围，惠及基础研究和临床应用。
附图说明
[0024] 图1为本发明较佳
实施例的基于弥散张量成像实现经颅磁刺激深部脑区的方法的
流程图。
[0025] 图2为本发明较佳实施例的基于弥散张量成像实现的对深部脑区(海马)实施磁刺激的流程图。
[0026] 图3为本发明较佳实施例的基于弥散张量成像实现的对深部脑区(海马)实施磁刺激的效果图。
具体实施方式
[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
[0028] 如图1所示，本实施例提供一种基于弥散张量成像实现经颅磁刺激深部脑区的方法，其包括以下步骤：
[0029] 步骤1：获取待接受经颅磁刺激被试的大脑结构像信息和弥散张量成像信息。
[0030] 在步骤1中，大脑结构像信息包括单体素或多体素，大脑结构像信息来源于待接受经颅磁刺激被试的磁共振结构像或公开的标准结构像图像。
[0031] 步骤2：基于弥散张量成像技术确定待接受经颅磁刺激被试的深部脑区坐标。
[0032] 步骤2.1：建立获取的大脑结构像信息与弥散张量成像信息间的映射和转化关系。
[0033] 步骤2.2：在弥散张量成像图像上确定待接受经颅磁刺激被试的深部脑区坐标。
[0034] 步骤3：基于弥散张量成像信息构建待接受经颅磁刺激被试的深部脑区和全脑的白质结构连接特征，提取与深部脑区存在白质结构连接的皮层脑区。
[0035] 步骤31：根据弥散张量成像图像上确定的深部脑区坐标，采用白质纤维跟踪算法，可但不限于采用确定跟踪算法或概率跟踪算法等，计算深部脑区坐标与全脑所有体素的白质结构连接特征值。
[0036] 步骤32：提取与深部脑区存在白质结构连接的皮层脑区，作为经颅磁刺激的候选刺激位置。
[0037] 步骤4：基于与深部脑区存在白质结构连接的皮层脑区确定待接受经颅磁刺激被试的最佳皮层位置坐标。
[0038] 步骤5：借助导航定位系统，以最佳皮层位置坐标作为常规刺激线圈的直接干预位点，以白质结构连接特征中的白质纤维连接走向引导刺激线圈的摆放方向，实现经颅磁刺激线圈对深部脑区的精准、个体化干预。
[0039] 基于上述的基于弥散张量成像实现经颅磁刺激深部脑区的方法的原理，下面举一具体的例子来说明本发明，以使得本领域的技术人员能够更好地理解本发明的技术方案：
[0040] 本实施例以深部脑区海马为实施例，具体实现步骤如图2所示，包括：
[0041] 步骤1：采集获取待接受经颅磁刺激被试的磁共振结构像(sMRI)和弥散张量成像(DTI)图像。
[0042] 步骤2.1：将sMRI和DTI图像进行常规预处理后，进行配准，生成sMRI和DTI空间间的映射、转换信息。
[0043] 步骤2.2：基于待接受经颅磁刺激被试的sMRI图像，确定带刺激的深部脑区位置作为感兴趣区(ROI)。ROI选择根据实际需要，可采用单体素或多体素ROI。本实施例中ROI选择位于深部的皮层下结构左侧海马，包含多体素，生成左侧海马模板的方法是从Harvard-Oxford模板提取，如图3中的(a)所示。
[0044] 步骤2.3：生成DTI空间的感兴趣区模板。根据感兴趣区模板所处的空间(个体sMRI空间或标准模板空间)实施转换。本实施例中，左侧海马模板取自标准空间，需要完成标准空间至个体DTI空间的转换，生成个体DTI空间的ROI模板，如图3中的(b)所示。
[0045] 步骤3：以DTI空间的ROI模板，基于白质纤维跟踪算法，获得感兴趣区与全脑的白质结构连接图。本实施例中以被试DTI空间的左侧海马模板作为
种子点，获得左侧海马与全脑的白质结构连接图，如图3中的(c)所示。
[0046] 步骤4：根据位置以及与ROI的功能连接强度确定作为常规磁刺激线圈直接干预的最佳位点。本实施例中，在步骤3获得的左侧海马与全脑的白质功能连接图中，最佳干预位点为左侧顶叶，如图3中的(d)十字坐标所示。
[0047] 步骤5：借助导航定位系统，以皮层位点作为常规刺激线圈的直接干预位点，白质纤维连接走向引导刺激线圈的摆放方向，实现常规磁刺激线圈对深部脑区的精准、个体化干预。
[0048] 本发明基于弥散张量成像构建大脑深部结构(>5cm)与浅表皮层(2-3cm)间的白质结构连接图；通过磁刺激线圈直接作用于浅表皮层位点，实现间接作用于深部结构的效果。
[0049] 本方法中不仅准确定位浅表直接干预位点的位置，且根据白质纤维走向可精准控制磁刺激线圈的摆放方向，实现精准、个体化此磁刺激干预。
[0050] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附
权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或
修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
