[發明專利]一種將鯉魚磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的方法

有效

• 申請號: 201710858320.4
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107595287B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 彭勇;韓曉曉;王婷婷;周向前;蘇佩華;劉洋;王麗嬌;張凡;蘇洋洋
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;A61N1/05
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

1.一種將鯉魚磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，選擇體長為33.52±1.29cm、體重為0.97±0.13kg的成年健康鯉魚15尾，將所用鯉魚置于濃度為0.36g/L丁香酚溶液中進行藥浴麻醉；

步驟2，在鯉魚第一魚鱗處做冠狀劃痕，所述第一魚鱗處即頭部與軀干交接處；

步驟3，建立基于腦立體定位儀應用的腦立體定位坐標系；以第一魚鱗所處位置設為原點O，平行于矢狀縫的水平直線定義為Y軸，正向指向吻部；以過原點平行于冠狀縫的直線定義為X軸，正方向指向軀體左側；以過原點垂直于XOY平面的垂線定義為Z軸，正方向指向腹部；

步驟4，基于鯉魚顱骨骨性標志，建立鯉魚顱骨表面的輔助三維空間坐標系；以第一魚鱗所處位置設為原點O'，以顱骨表面兩眼之間連線中點與原點的連線定義為Y'軸，以過原點平行于冠狀縫的直線定義為X'軸，以過原點垂直于X'O'Y'平面的垂線定義為Z'軸；

步驟5，進行磁共振掃描，確定掃描平面、層厚、層數和掃描視野參數；

步驟6，在矢狀位磁共振圖像中測量兩眼球連線中點到冠狀劃痕的距離；

步驟7，在軸狀位磁共振圖像中測量兩眼球連線中點到腦電極植入位點的距離；

步驟8，結合掃描層厚和腦電極植入位點所在圖像的層數，確定顱骨表面輔助三維空間坐標系下電極植入位點的坐標值；

步驟9，測量兩坐標系之間的夾角θ；利用兩坐標系之間夾角θ構建坐標變換算法；

步驟10，將顱骨表面輔助三維空間坐標系下的腦電極植入位點坐標經過坐標變換轉換為由腦立體定位儀可執行的三維坐標；

步驟9-10中，腦立體定位坐標系與顱骨表面的輔助三維空間坐標系具有相同的坐標原點，

平行于矢狀縫的水平直線定義為Y軸，以顱骨表面兩眼之間連線中點與原點的連線定義為Y'軸；以過原點垂直于XOY平面的垂線定義為Z軸，以過原點垂直于X'O'Y'平面的垂線定義為Z'軸；

Y軸和Y'軸之間、Z軸和Z'軸的夾角均為θ，且0＜θ＜90°，故腦立體定位坐標系為顱骨表面輔助三維空間坐標系繞X軸逆時針旋轉2π-θ形成的坐標系，記立體定位坐標系內任意一點坐標為(X,Y,Z)，則存在如下對應關系：

X＝X’；

Y＝cos(2π-θ)*Y'+sin(2π-θ)*Z'；

Z＝sin(2π-θ)*Y'+cos(2π-θ)*Z'；

通過以上3個公式，即可實現將鯉魚磁共振掃描坐標轉換為可執行的腦立體定位坐標，從而可以實現對鯉魚水生動物機器人腦電極植入位點三維坐標的確定。

2.根據權利要求1所述的一種將鯉魚磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的方法，其特征在于：步驟5中，將鯉魚固定在磁共振成像儀的膝關節線圈內，鯉魚呈俯臥位、頭先進，進床前使磁共振掃描十字線對準顱腦中心；然后在定位項圖像中確定矢狀位掃描平面，掃描時，矢狀位掃描平面與YOZ平面平行，矢狀位成像MR獲取方式為3D，成像序列選用T2WI快速自旋回波掃描序列，重復時間TR＝750ms，回波時間TE＝112ms，層厚＝0.8mm，層數＝72，視野FOV為200×200mm²，空間分辨率為512×512，旋轉角度FA＝170°，平均次數NEX＝1，回波鏈長度ETL＝21，獲取時間TA＝442s。

3.根據權利要求1所述的一種將鯉魚磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的方法，其特征在于：步驟5中，在矢狀位掃描平面中確定軸狀位掃描平面，掃描時，將軸狀位掃描平面與XOY平面平行，并使視野框的上邊界與顱骨表面的Y坐標軸吻合，軸狀位成像MR獲取方式為3D，成像序列選用T2WI自旋回波序列，重復時間TR＝1000ms，回波時間TE＝131ms，層厚＝0.5mm，層數＝56，視野FOV為119×119mm²，空間分辨率為512×512，旋轉角度FA＝120°，平均次數NEX＝2，回波鏈長度ETL＝65，獲取時間TA＝256s。

4.根據權利要求1所述的一種將鯉魚磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的方法，其特征在于：在步驟6-8中，在矢狀位磁共振圖像和軸狀位磁共振圖像中，測量顱腦內部腦電極植入位點的坐標；在矢狀位磁共振圖像內測得眼球中心到冠狀劃痕的距離D1mm；在軸狀位磁共振圖像測得兩眼間連線到腦電極植入位點垂直距離D2mm，則電極植入位點的縱坐標Y’＝D1-D2mm，位于Y坐標軸負方向；兩眼連線中點與原點的連線到電極植入位點的距離為D3mm，且位于鯉魚軀體左側，則電極植入位點的橫坐標X’＝D3mm；電極植入位點所在軸狀位序列層數為N，軸狀面掃描層厚為S，則Z’＝N*Smm；從而得到目標位點在空間直角坐標系中的坐標(X’,Y’,Z’)。