基于CT影像的磁刺激靶点标定方法和装置与流程

基于ct影像的磁刺激靶点标定方法和装置
1.技术领域
2.本发明实施例涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法和装置。
3.

背景技术：

4.磁刺激治疗是现代医学中一种无损、无痛、无接触、非侵袭性的技术，在神经科学领域的研究，临床医学的诊断、治疗、康复具有广泛的应用。其基本原理是法拉第电磁感应原理：时变的电流通过刺激线圈，在刺激线圈周围产生时变的感应磁场，感应磁场作用于生物组织，使局部生物组织产生感应电流，引起神经纤维的膜电位去极化，产生动作电位，引起神经细胞兴奋或抑制兴奋、肌肉收缩、激素分泌、突触调制等生物效应，进而达到治疗的目的。磁刺激可以作用于大脑神经，也可以作用于周围神经，作用于大脑神经的磁刺激通常称为经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, tms），磁刺激的目标组织部位通常称为靶点。
5.导航经颅磁赋予经颅磁定位和导航功能，可引导刺激线圈精准地移动到指向靶点的刺激点，以实施精准地磁刺激。现有技术中，一般通过获取患者的医学影像，例如磁共振成像（magnetic resonance imaging，mri）获取患者个体化的脑区结构，确定病灶、获取靶点；同时，基于外部设备捕获患者头部的空间位姿，经过配准、定位、导航等一系列步骤将刺激线圈引导到指向靶点的刺激点，以实施精准的磁刺激。
6.电子计算机断层扫描(computed tomography，ct)作为另一种重要的医学影像，相比磁共振成像，ct具有成像速度快，普及率高，费用低的优势，容易被大多数患者接受。
7.ct影像能够较好的成像骨骼，但是软组织的分辨率较差，无法从ct影像中获取大脑皮层的沟回结构，即无法便是脑区结构。在这种情况下，也无法标定磁刺激靶点。
8.

技术实现要素：

9.本发明实施例提供一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法和装置，以克服现有技术无法基于ct影像标定磁刺激靶点的问题。
10.第一方面，本发明实施例提供了一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法，所述方法包括：获取目标的ct原始影像；根据所述ct原始影像获取ct配准影像；所述ct配准影像包含用于配准的目标组织区域；将所述ct配准影像与标准脑模型配准，获取所述目标的个体脑模型；根据所述目标的个体脑模型，获取磁刺激靶点。
11.可选地，所述根据所述ct原始影像获取ct配准影像，具体包括：根据预设阈值提取所述ct原始影像中的目标组织区域，获取ct配准影像。
12.可选地，所述根据所述ct原始影像获取ct配准影像，具体包括：提取所述ct原始影像中的颅骨区域；对所述颅骨区域做凸壳处理，获取凸壳掩膜；根据所述凸壳掩膜和所述ct原始影像，获取ct配准影像。
13.可选地，所述根据所述ct原始影像获取ct配准影像之前，还包括：提取所述ct原始影像中的头部区域。
14.可选地，所述根据所述ct原始影像获取ct配准影像之前，还包括：对所述ct原始影像降采样或重采样。
15.第二方面，本发明实施例提供了一种基于ct影像的磁刺激靶点标定装置，所述装置包括：获取模块，用于获取目标的ct原始影像；处理模块，用于根据所述ct原始影像获取ct配准影像；将所述ct配准影像与标准脑模型配准，获取所述目标的个体脑模型；根据所述目标的个体脑模型，获取磁刺激靶点；所述ct配准影像包含用于配准的目标组织区域。
16.可选地，所述处理模块具体用于：根据预设阈值提取所述ct原始影像中的目标组织区域，获取ct配准影像。
17.可选地，所述处理模块，具体用于提取所述ct原始影像中的颅骨区域；对所述颅骨区域做凸壳处理，获取凸壳掩膜；根据所述凸壳掩膜和所述ct原始影像，获取ct配准影像。
18.可选地，所述处理模块还用于，在根据所述ct原始影像获取ct配准影像之前，提取所述ct原始影像中的头部区域。
19.可选地，所述处理模块还用于，在根据所述ct原始影像获取ct配准影像之前，对所述ct原始影像降采样或重采样。
20.第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面任一项所述的方法。
21.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述的方法。
22.本发明实施例提供的基于ct影像的磁刺激靶点标定方法和装置，该方法包括获取目标的ct原始影像；根据所述ct原始影像获取ct配准影像；将所述ct配准影像与标准脑模型配准，获取所述目标的个体脑模型；根据所述目标的个体脑模型，获取磁刺激靶点。本发明实施例该方法从ct原始影像中提取ct配准影像，然后和标准脑模型配准，获取目标的个体脑模型，进而在个体脑模型上完成磁刺激靶点标定，克服了现有技术无法基于ct影像标定磁刺激靶点的缺陷。
23.附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是基于mri影像重建的大脑皮层结构和标定靶点结构示意图；图2是ct原始影像的矢状面示意图；图3是本发明实施例提供的一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的流程示意图；图4是本发明实施例提供的另一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的流程示意图；图5是示例的一种ct原始影像和ct配准影像的对比示意图；图6是本发明实施例提供的又一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的流程示意图；图7是本发明实施例提供的ct图像处理的过程示意图；图8是示例了标准脑模型及个体脑模型的示意图；图9是本发明实施例提供了一种基于ct影像的磁刺激靶点标定装置的结构示意图；图10是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
26.具体实施方式
27.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。
28.磁刺激靶点的准确性是影响磁刺激治疗效果的重要因素之一，由于每个人的大脑尺寸不同，不同个体大脑皮层的结构存在较大差异，仅通过外部观测很难准确找到对应的脑区，在无定位和弱定位的情况下，磁刺激的准确性十分依赖临床医生的经验。例如现有技术中通过给患者头部配搭定位帽的方式仅能粗略的标记患者的脑区位置，实际使用中存在较大误差，使磁刺激治疗容易脱靶，治疗的有效性难以保证。
29.磁刺激靶点标定是导航经颅磁中的重要组成之一。磁刺激靶点标定的准确性是实施精准磁刺激治疗的前提。现有技术可以通过患者的mri影像重建患者的大脑皮层结构，进而可以在患者的个体化大脑皮层结构上准确标定磁刺激靶点。示例性的，图1是基于mri影像重建的大脑皮层结构和标定靶点结构示意图，如图1所示，基于mri影像重建的大脑皮层可以清晰的显示患者个体化的脑沟回结构，继而可以在这些脑沟回上标定磁刺激靶点。
30.ct影像具有成像速度快，普及率高，费用低等多方面优势，ct影像的成像特点是骨骼和其他组织具有很好的区分度，但是软组织之间的区分度很差，脑脊液、灰质、白质等混叠无法区分，因此无法从ct影像中提取大脑皮层的沟回结构，因此无法直接基于ct影像标定磁刺激靶点。示例性的，图2是ct原始影像的矢状面示意图。
31.本发明实施例提供了一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法和装置，该方法从患
者的ct原始影像中提取ct配准影像，然后与标准脑模型配准以获取患者的个体脑模型。经过与标准脑模型配准后，可以将标准脑模型上的沟回结构投射到患者的个体脑上，获得患者个体的脑沟回结构，进而可以标定磁刺激靶点。本发明该方法克服了现有技术无法基于ct影像标定磁刺激靶点的缺陷。
32.下面将结合几个具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。本发明各实施例中对各方法的执行主体不做限制，例如执行主体可以是电子设备，也可以是服务器等，下述实施例以执行主体为电子设备为例进行说明。各个实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
33.图3是本发明实施例提供的一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的流程示意图，如图3所示，该方法可以包括：s101、获取目标的ct原始影像。
34.其中，目标指用于实施例磁刺激的被试，例如需要进行磁刺激治疗的患者。获取的ct原始影像中包括目标的头部。
35.实际场景中，患者在扫描ct影像时可能会扫描除头部以外更大的区域，例如可能包括脖颈和肩膀。图4是本发明实施例提供的另一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的流程示意图，如图4所示，在一种可能的实现方式中，在执行步骤s102之前，该方法还可以包括如下步骤：s201、提取ct原始影像中的头部区域。
36.其中，该步骤可以是手动筛选头部区域，以避免包含除头部以外的其他区域影响配准结果。
37.对于不同型号的ct设备或不同设置参数，ct原始影像的分辨率可能不同。因此，在一种可能的实现方式中，在执行步骤s102之前，该方法还可以包括如下步骤：s202、对ct原始影像降采样或重采样。
38.当获取的ct原始影像分辨率过大，可以降采样至标准分辨率；当获取的ct原始影像分辨率较小，可以对ct原始影像重采样至标准分辨率。示例性的，标准分辨率可以为1mm*1mm*1mm。
39.本发明实施例对步骤s201和步骤s202的执行顺序没有约束，即既可以先执行步骤s201，也可以先执行步骤s202。
40.s102、根据ct原始影像获取ct配准影像。
41.其中，ct配准影像包含用于配准的目标组织区域。为了将标准脑模型配准到患者的个体ct原始影像上，需要将ct原始影像中的大脑区域提取出来，主要包括灰质和白质区域。
42.在第一种可能的实现方式中，可以根据预设阈值提取ct原始影像中的目标组织区域，获取ct配准影像。
43.在常见人体组织的ct值范围中，骨骼ct值》400，灰质、白质、血液、脂肪、脑脊液等ct值在-100~100之间，因此，可以通过预设阈值将颅骨剔除，将灰质、白质及其他软组织提取出来。示例性的，预设阈值可以在100~400之间，例如预设阈值可以为100、200、300。
44.图5是示例的一种ct原始影像和ct配准影像的对比示意图。如图5所示，图5（a）示意了处理前矢状面的ct原始影像，图5（b）示意了基于该方法获取的矢状面的ct配准影像。
45.图6是本发明实施例提供的又一种基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的流程示意图，对应的，图7是本发明实施例提供的ct图像处理的过程示意图。如图6所示，在第二种可能的实现方式中，步骤s102具体可以包括如下步骤：s1021、提取ct原始影像中的颅骨区域。
46.示例性，可以根据上述预设阈值的方法将骨骼提取出来，矢状面如图7（a）所示。
47.s1022、对颅骨区域做凸壳处理，获取凸壳掩膜。
48.由于灰质和白质均包含在颅骨范围内，因此，对包括颅骨区域的ct影像进行凸壳处理，即可获取包含灰质和白质区域的凸壳掩膜。通过该方法限定大脑区域，可以减小大脑以外的软组织在配准过程中的干扰，提高配准精度。
49.本发明实施例对凸壳处理的具体算法不做限制，可以采用现有的任一种凸壳算法。
50.示例性的，凸壳掩膜的矢状面如图7（b）所示。
51.s1023、根据凸壳掩膜和ct原始影像，获取ct配准影像。
52.一种可能的实现方式中，可以先将凸壳掩膜与ct原始影像做布尔操作，缩小目标组织区域的范围，再根据预设阈值的方式去颅骨获取ct配准影像。
53.另一种可能的实现方式中，也可以先根据预设阈值的方式去颅骨，再将凸壳掩膜与ct原始影像做布尔操作，缩小目标组织区域的范围，获取ct配准影像。
54.基于该方法获取的ct配准影像的矢状面如图7（c）所示。
55.本发明实施例基于步骤s1021~s1023的方法，可以更精确的提取目标组织区域，减小目标组织区域以外的软组织对配准的干扰，提高配准精度，进而提高靶点标定的准确性。
56.s103、将ct配准影像与标准脑模型配准，获取目标的个体脑模型。
57.其中，配准可以采用现有的任一种配准方法，本发明实施例不做限制。例如ants、nifty_reg、spm12等。
58.用于配准的标准脑模型可以是现有的任一种，例如可以是brodmann、aal、brainetome 246、mni152等。
59.图8是示例了标准脑模型及个体脑模型的示意图，如图8所示，图8（a）示意了mni152标准脑模型的矢状面，图8（b）示意了配准后获取的标准脑模型的矢状面。
60.s104、根据目标的个体脑模型，获取磁刺激靶点。
61.在获取目标个体的个体脑模型后，一种可能的实现方式是在个体脑模型上手动标定磁刺激靶点。
62.在另一种可能的实现方式中，也可以在标准脑模型上预先标定磁刺激靶点，然后根据配准结果投射到个体脑模型上。
63.本发明实施例提供的基于ct影像的磁刺激靶点标定方法，该方法包括获取目标的ct原始影像；根据所述ct原始影像获取ct配准影像；将所述ct配准影像与标准脑模型配准，获取所述目标的个体脑模型；根据所述目标的个体脑模型，获取磁刺激靶点。本发明实施例该方法从ct原始影像中提取ct配准影像，然后和标准脑模型配准，获取目标的个体脑模型，进而在个体脑模型上完成磁刺激靶点标定，克服了现有技术无法基于ct影像标定磁刺激靶点的缺陷。
64.本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通
过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
65.图9是本发明实施例提供了一种基于ct影像的磁刺激靶点标定装置的结构示意图，如图9所示，该装置可以包括获取模块11和处理模块12，其中，获取模块11，用于获取目标的ct原始影像。
66.处理模块12，用于根据ct原始影像获取ct配准影像；将ct配准影像与标准脑模型配准，获取目标的个体脑模型；根据目标的个体脑模型，获取磁刺激靶点；ct配准影像包含用于配准的目标组织区域。
67.在一种可能的实现方式中，处理模块12具体用于：根据预设阈值提取ct原始影像中的目标组织区域，获取ct配准影像。
68.在一种可能的实现方式中，处理模块12具体用于提取ct原始影像中的颅骨区域；对颅骨区域做凸壳处理，获取凸壳掩膜；根据凸壳掩膜和ct原始影像，获取ct配准影像。
69.在一种可能的实现方式中，处理模块12还用于，在根据ct原始影像获取ct配准影像之前，提取ct原始影像中的头部区域。
70.在一种可能的实现方式中，处理模块12还用于，在根据ct原始影像获取ct配准影像之前，对ct原始影像降采样或重采样。
71.图10是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。如图10所示，该电子设备可以包括：收发器901、处理器902、存储器903。
72.处理器902执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器902执行上述实施例中的方案。处理器902可以是通用处理器，包括中央处理器cpu、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器dsp、专用集成电路asic、现场可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
73.存储器903通过系统总线与处理器902连接并完成相互间的通信，存储器903用于存储计算机程序指令。
74.收发器901可以用于获取待运行任务和待运行任务的配置信息。
75.系统总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。收发器用于实现数据库访问装置与其他计算机(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(random access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)。
76.本技术实施例还提供一种运行指令的芯片，该芯片用于执行上述实施例中基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的技术方案。
77.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的技术方案。
78.本技术实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，其存储在计算机可读存储介质中，至少一个处理器可以从计算机可读存储介质读取计算机
程序，至少一个处理器执行计算机程序时可实现上述实施例中基于ct影像的磁刺激靶点标定方法的技术方案。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。