[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

本發明公開了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，屬于神經科學領域。本發明首先建立鯉魚顱腦三維立體定位坐標系和顱骨表面的輔助三維坐標系；兩個坐標系具有相同的坐標原點O和X軸，兩坐標系中的Y軸與Z軸之間夾角均為θ；然后對顱腦進行磁共振掃描成像，確定腦電極植入位點在輔助坐標系中的坐標值；最后利用夾角θ構建算法，將磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標，即可為腦電極的植入進行定位和導航。本發明不僅能夠為鯉魚水生動物機器人腦電極的植入進行定位和導航，而且也能夠為多種生物腦電極的植入提供一種新的定位和導航方法。

技術領域

本發明涉及神經科學領域，特別涉及在借助磁共振掃描得到基于鯉魚顱骨特征的空間坐標后，提出將磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的相關算法，為鯉魚水生動物機器人腦刺激電極的植入進行定位和導航。

背景技術

動物機器人是當今世界新興的前瞻性和戰略性的前沿高科技領域，具有潛在的廣闊應用前景，如抗震救災、災難搜救、反恐偵查、軍事國防、海洋維權、海上搜救、海洋生態研究、工業應用以及醫療領域等。

對動物機器人進行生物控制的方法有多種，但最有效方法是應用腦控技術實現生物控制。腦是高級神經中樞，是所有運動指令的集中控制器，腦運動神經核團定位的精確程度則是決定動物機器人控制成敗的關鍵因素。因動物成熟期的解剖結構較為穩定，因而在腦立體定位方面大多是利用成熟期動物的顱骨表面普遍存在的解剖結構，例如前囟、人字縫以及矢狀縫等作為空間定位參考點，由此建立三維空間坐標系統。但是利用傳統的常規腦立體定位儀，在不開顱情況下，進行腦電極植入時會存在空間定位誤差以及準確度較低等問題。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技術具有圖像精度高、像素質量好、定位無創傷性等優點，已廣泛用于全身各系統，其中以腦組織等器官成像效果最好。而且MRI還可清晰顯示組織的內部結構和任意切面成像，能夠建立適合定位的坐標參考點和空間直角坐標系，在腦成像、顱腦組織定位和腦電極植入導航方面具有很高的應用價值。

利用MRI得到基于鯉魚顱骨表面的輔助三維坐標系下的植入位點坐標，但在進行腦電極植入時需要應用腦立體定位儀，由于輔助三維坐標系是根據鯉魚顱骨形態結構特點建立的，所以腦立體定位儀所在的坐標系與鯉魚顱骨表面的三維坐標系之間存在一定的角度差異，因此需要一種算法以實現兩個坐標系的轉換，將顱骨表面輔助三維坐標系下電極植入位點的坐標轉換為腦立體定位儀所在坐標系的坐標，從而可以更好地利用腦立定位儀根據轉換后的坐標進行腦電極的植入，由此可提高鯉魚腦電極植入的精確度。

發明內容

本發明目的在于提供一種將磁共振掃描坐標轉換為腦立體定位坐標的相關算法，為鯉魚水生動物機器人腦刺激電極的植入進行定位和導航。

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明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，以顱骨表面兩眼之間連線中點與原點的連線定義為Y軸，正方向指向吻部；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(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(Y')，以過原點平行于冠狀縫的直線定義為X軸(X')，以過原點垂直于X'O'Y'平面的垂線定義為Z軸(Z')；

步驟5，進行磁共振掃描，確定矢狀位與軸狀位的掃描平面、層厚、層數和掃描視野等參數；