专利名称：基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法
技术领域：
本发明涉及一种10-20系统的定位方法，尤其涉及一种基于表面重建的10-20及 其扩展系统定位方法。
背景技术：
10-20系统是一系列在颅上均勻分布的空间点集，其不同的扩展系统，如10-10与 10-5系统，只是在10-20系统的基础上成比例的增加系统点的密度。这些点反映的是在人 群中可重复的比较稳定的颅脑对应关系，不同的人头颅上被标定为相同名称的标记点，可 以认为其对应的脑解剖区域是基本一致的。参见附图1，10-20系统的空间点集是通过对头部的4个可观察点进行定位，以这 四个点为基准，根据两个点之间的10%与20%来确定，并采用两条标志线参见附图2，一条称为矢状线，是从鼻凹到枕骨隆突的连线，从前向后标出五个点 Fpz, Fz, Cz, Pz, 0z, Fpz之前与Oz之后线段长度占全长的10%，其余各点间距离均占全长 的20%。参见附图3，另一条称为冠状线，是由两外耳道之间的联系，从两外耳道之间的连 线，从左到右也标出五个点，分别是T3、C3、Cz、C4、Τ4。Τ3和Τ4外侧各占10%，其余各点 间距离均占全长20%。在这个基础上再进行细一部的划分就可得到目标的19个点。如果得到了一个被试的10-20系统或者一个扩展系统，我们就可以建立被试之间 的所检测脑区的对应关系。10-20系统标记点的现有测量主要有两种方法，一种是在实验 中需要得到比较精准的10-20标记点所使用的手工测量，也就是使用皮尺等柔软的测量工 具在被试头上通过一步步测量最终获得10-20标记点。但是这种方式实现过程过长，大约 需要30分钟左右。并且对主试的要求比较高，另外测量过程越长会导致该次测量误差可能 越大，因为被试无法安静的保持不动很长时间。另一种是临床试验的方法，通过一顶标记好 10-20系统点的有弹性的帽子，通过调整帽子来得到近似的10-20系统标记点。这种方法虽 然比较快，但是得到的结果没有保障，并且完全不具备可重复性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速、合理、准确的得到10-20系统或者其扩张 系统标记点的方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下本发明的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，包含以下步骤SOl 采用三维定位仪获取被试头颅表面采样点的位置信息数据；S02:根据所述的位置信息数据采用表面重建技术获得被试头颅表面的三维模型。S03 在所述的三维模型上标记10-20或者其扩展系统各点。优选的，在所述的步骤SOl中，采样点均勻分布。更优选的，采集均勻分布的采样 点的位置信息数据的步骤如下首先将一个分布有均勻的通孔的帽子戴在被试头颅上，然 后使用三维定位仪通过所述的通孔对被试头颅上、所述通孔所在位置的位置信息数据进行记录，得到均勻的采样数据。优选的，在所述的步骤S03中，在所述的三维图形上标记10-20系统各点通过以下 方法实现Sll 将所述的三维模型离散采样为一个关于重建表面的数据点云；S12 根据所述的数据点云，使用在头颅MRI像上得到10_20系统的算法计算得到 被试头颅的10-20系统各点的位置信息，并将该位置信息在被试头颅的三维图形上标记出来。本发明的有益效果如下本发明的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，定位快速，对被试而言 减少了等待时间，降低了因为不能保证绝对静止不动而导致的偏差，另外对于主试而言，无 需掌握复杂的规则，仅仅需要按照一系列的标记在标记上使用仪器点一下即可。即提高了 测量的可重复性与速度，同时也减轻了主试的劳动强度。
图1为10-20系统标记点的大概分布位置示意图；图2为10-20系统的冠状线位置图；图3为10-20系统的矢状线位置图；图4为本发明的方法流程图；图5为利用本发明的方法标记10-20系统点得到的结果示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的方法进一步进行说明。参见附图3，本发明的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法通过借助三 维定位仪，对头颅进行一些点采样，然后我们可以使用3D图形学技术根据这些采样到的点 重构出可靠的头颅形状，通过得到的头部模型，根据已存在的10-20系统标记规则对模型 进行自动化10-20系统算法标记。在2005年7月份出版的第26卷、第四期的医学杂志 NeuroImage1184-1192 M^i^ Virtual 10—20 measurement on MR images for inter-modal linking of transcranial and tomographic neuroimaging methods (用于 模态之间颅对应以及层析成象神经影像技术的虚拟10-20标记方法)上记载了这样一种在 头颅的MRI像上得到10-20算法，本发明的方法可以通过此方法实现，具体的，先将得到的 头部模型离散采样为一个关于重建表面的数据点云，然后，根据所述的数据点云，使用在头 颅MRI像上得到10-20系统的算法计算得到被试头颅的10-20系统各点的位置信息，并将 该位置信息在被试头颅的三维图形上标记出来，在此步骤之后就可以得到个体的10-20系 统点，具体结果参见附图5。关于头颅上的采样我们应当遵循以下原则，因为我们最终是需要重建出部分的头 皮表面，所以我们采样的点的覆盖范围应该比10-20系统点略大。具体应该表现在采样点 应该包含在鼻凹，两耳耳侧，枕骨隆突及其以上的区域，并在采样时，对鼻凹，枕骨隆突，两 耳耳侧的位置进行特别记录，这四个点分别是图一中的Nz，Iz, AL, AR0连接鼻凹和两耳耳 侧以及枕骨隆突与两耳耳侧得到4条曲线，在曲线以上的就是我们所关注的采样区域。
为了更好的完成本发明的方法，对此区域的采样尽可能的均勻。我们可以通过使 用的带有均勻的小洞的帽子，比如EEG (Electroencephalography脑电图描记器)的帽子， 将帽子戴上被试，使得帽子最下沿的洞向下超过上述四个基准点鼻凹，两耳耳侧，枕骨隆 突，然后用三维定位仪去对每个小洞进行记录就可得到均勻的采样。采样点的个数越多，最 终得到的结果越逼近理论。本发明的方法在实际操作过程中，需要三维定位仪及与其连接的计算机，三维定 位仪采样得到的数据直接输入计算机用于构建被试的头颅模型。其中所述的三维定位仪可 以是各种厂商或型号的立体定位仪。立体定位仪一般包含天线一个，标定用探头3个，定位 探头1个。最后应当说明的是，以上实施内容仅仅是使用了特殊的过程用于举例，实际上可 对其中过程进行更改，在不偏离本发明构思的条件下，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
基于表面重建的10 20及其扩展系统定位方法，其特征在于包含以下步骤S01采用三维定位仪获取被试头颅表面采样点的位置信息数据；S02根据所述的位置信息数据采用表面重建技术获得被试头颅表面的三维模型。S03在所述的三维模型上标记10 20或者其扩展系统各点。
2.根据权利要求1所述的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，其特征在于 在所述的步骤SOl中，采样点均勻分布。
3.根据权利要求2所述的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，其特征在于 采集均勻分布的采样点的位置信息数据的步骤如下首先将一个分布有均勻的通孔的帽子 戴在被试头颅上，然后使用三维定位仪通过所述的通孔对被试头颅上、所述通孔所在位置 的位置信息数据进行记录，得到均勻的采样数据。
4.根据权利要求1所述的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，其特征在于 在所述的步骤S03中，在所述的三维图形上标记10-20系统各点通过以下方法实现511将所述的三维模型离散采样为一个关于重建表面的数据点云；512根据所述的数据点云，使用在头颅MRI像上得到10-20系统的算法计算得到被试 头颅的10-20系统各点的位置信息，并将该位置信息在被试头颅的三维图形上标记出来。
全文摘要
本发明公开了一种基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，该方法通过借助三维定位仪，对头颅进行一些点采样，然后我们可以使用3D图形学技术根据这些采样到的点重构出可靠的头颅形状，通过得到的头部模型，根据已存在的10-20系统标记规则对模型进行自动化10-20系统算法标记。本发明的基于表面重建的10-20及其扩展系统定位方法，定位快速，对被试而言减少了等待时间，降低了因为不能保证绝对静止不动而导致的偏差，另外对于主试而言，无需掌握复杂的规则，仅仅需要按照一系列的标记在标记上使用仪器点一下即可。即提高了测量的可重复性与速度，同时也减轻了主试的劳动强度。
文档编号G01B21/20GK101908227SQ20101021274
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者朱朝喆, 祝浩 申请人:北京师范大学