[發明專利]應用于神經外科手術的成像方法及其系統

有效

• 申請號: 201310409624.4
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103462606A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張娜;劉新;鐘耀祖;鄭海榮
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種應用于神經外科手術的成像方法及其系統。

背景技術

腦腫瘤發病率高，是嚴重危害人類健康的致死、致殘性疾病，且惡性腦腫瘤具有發病率、復發率、死亡率高和治愈率低等“三高一低”的特點。一直以來，醫學界首選的針對腫瘤的有效手段是對腫瘤組織進行有效、徹底的手術切除。近年隨著影像學診斷技術的進步和顯微神經外科技術的應用，腦腫瘤的診斷和治療總體上取得了顯著進步。然而，對惡性腦腫瘤（如腦膠質瘤等）患者的治療并沒有取得突破性進展。因為在腫瘤切除手術中，盡管在精確的圖像引導下已經徹底切除了腫瘤組織，但由于周圍的功能區域或者腦白質纖維束的損傷，有可能使大腦某些功能喪失。已有研究表明，在腫瘤手術后，即使大腦皮層沒有損傷，也會出現某些功能喪失的情況。這是因為，連接某些相關聯的功能區域的白質纖維束受到損壞。因此，在手術前，必須同時對大腦各功能區和連接各功能區域的白質纖維束的分布有明確、直觀的認識。

磁共振彌散張量成像（Diffusion?Tensor?Imaging，DTI）技術是利用水分子彌散的各向異性進行成像，是目前唯一無創傷地反映活體組織水分子交換功能狀況的檢查方法，它可以從細胞及分子水平研究疾病病理改變情況。利用磁共振彌散張量成像技術，可以實現對腦白質纖維束的跟蹤。

功能核磁共振成像（functional?Magnetic?Resonance?Imaging，fMRI）技術反映外周刺激或任務狀態（如扣指運動等）下神經元活動所引起的腦功能皮質區的激活情況，主要反映刺激與皮質激活之間的相關關系，并將fMRI的激活圖疊加在常規高分辨的解剖圖像上，以觀察刺激部位或動作部位在大腦功能區的定位。

灌注磁共振成像技術（perfusion?Magnetic?Resonance?Imaging,pMRI）通過靜脈注入能使質子弛豫時間縮短的順磁性造影劑，以獲得MRI造影增強圖像。

在目前的研究中，通常只是對DTI、fMRI和PMRI技術的單獨應用。即利用fMRI技術對大腦皮層的功能區域進行標示，利用DTI技術跟蹤白質纖維束的走向，利用pMRI獲得造影增強圖像。但是單獨應用DTI、fMRI和PMRI技術獲得的圖像還是不能明確、直觀地反映大腦各功能區和連接各功能區域的白質纖維束的分布情況。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠明確、直觀地反映大腦各功能區和連接各功能區域的白質纖維束的分布情況的應用于神經外科手術的成像方法及其系統。

一種應用于神經外科手術的成像方法，包括如下步驟：

利用彌散張量成像技術跟蹤腦白質纖維束的走向，并在腦組織結構圖中三維顯示跟蹤結果；

利用功能磁共振技術提取大腦功能區域的BOLD信號，對大腦功能區域進行定位；

利用灌注磁共振成像技術獲得造影增強的腦組織T1加權圖；及

將腦白質纖維束的跟蹤結果和對大腦功能區域定位結果同時映射到同一幅腦組織T1加權圖中，得到新的腦組織T1加權圖。

在其中一個實施例中，所述利用彌散張量成像技術跟蹤腦白質纖維束的走向的步驟包括：

測量彌散信號強度；

根據彌散信號強度計算彌散張量；

計算彌散張量的特征值及特征向量；及

根據彌散張量的特征值及特征向量得到彌散張量的主特征值及主特征值對應的特征向量。

在其中一個實施例中，所述計算彌散張量的步驟使用如下公式：

S＝S₀·e^-bD；

其中，S是測量得到的彌散信號強度，S₀是沒有彌散梯度時的信號強度，b是取決于彌散梯度脈沖的參數，D是彌散張量。

在其中一個實施例中，所述彌散張量是一個3*3的正定對稱矩陣。

在其中一個實施例中，在所述利用彌散張量成像技術跟蹤腦白質纖維束的走向的步驟中，腦白質纖維束的走向與彌散張量的主特征值對應的特征向量的方向一致。

在其中一個實施例中，在所述利用功能磁共振技術提取大腦功能區域的BOLD信號，對大腦功能區域進行定位的步驟中，對大腦功能區域進行定位采用不同的顏色標識。

在其中一個實施例中，在將腦白質纖維束的跟蹤結果和對大腦功能區域定位結果同時映射到同一幅腦組織T1加權圖中的步驟之后，還包括如下步驟：

對新的腦組織T1加權圖進行3D重建并顯示。