[发明专利]基于静息态功能磁共振的大脑功能区对侧定位方法

说明书

本发明属医学图像处理及应用领域，涉及对大脑辅助运动区进行功能定位的技术，尤其涉及一种利用静息态功能磁共振成像技术自动定位辅助运动区的方法。本发明利用静息态功能磁共振成像技术自动定位辅助运动区，采用机器学习算法实现辅助运动区的高精度定位，并且在多个数据上进行算法有效性和可靠性验证，充分考虑脑瘤患者的临床状态，只需要被定位人员的最低参与度，既可用于健康人和脑肿瘤患者的脑辅助运动功能区定位，本方法能克服基于任务范式的磁共振定位技术对脑功能区往往只能有限激活，尤其是脑瘤患者的任务执行度普遍较差时无法很好满足临床需要的缺点。

技术领域

本发明属医学图像处理及应用领域，涉及对大脑功能区进行定位的方法，具体涉及一种利用静息态功能磁共振成像技术从健康半脑(健侧)到受损半脑(患侧)的自动定位方法。尤其涉及一种基于静息态功能磁共振的大脑功能区对侧定位方法。本方法能克服基于任务范式的磁共振定位技术对脑功能区往往只能有限激活，尤其是脑瘤患者的任务执行度普遍较差时无法很好满足临床需要的缺点。

背景技术

据报道，脑胶质瘤是最常见的中枢神经系统肿瘤。统计显示，在我国，脑胶质瘤年发病率为3-6人/10万人，年死亡人数达3万人。目前，临床干预措施中，颅内手术治疗是最直接、有效的脑胶质瘤的治疗手段。临床实践显示，对于脑语言、运动功能区附近发生的肿瘤，其手术切除很有可能造成患者的语言、运动功能受损，甚至出现失语、偏瘫等严重影响术后生活质量的情况。近年来，通过引入术中直接电刺激、神经导航系统等先进技术手段，手术的成功率明显提高，但是，由于大脑的结构与功能复杂，个体差异明显，加之肿瘤生长引起的形变以及脑功能代偿等现象，造成准确定位肿瘤附近的语言、运动功能区显得十分困难，严重制约了手术在肿瘤切除与功能保护之间的最优化选择。

脑功能区定位在脑胶质瘤等常见的中枢神经肿瘤的手术治疗中起到非常关键的作用。如果颅内手术造成语言和运动等脑功能严重受损，很可能导致失语或者偏瘫，将严影响患者的术后生活质量。由于大脑功能十分复杂，语言、运动、情感、记忆、感知觉等不同功能，功能迥异，在大脑中可能有着完全不同的组织形式，给脑功能定位造成了困难。对于脑肿瘤患者，肿瘤生长导致大脑结构发生形变，甚至功能区重组等，给术前脑功能准确定位带来诸多挑战，严重制约了颅内手术在切除率和致残率方面的进一步提高。

关于功能区定位，目前主要采用术前任务态功能磁共振实验(functionalmagnetic resonance imaging,fMRI)，通过手指敲动或者图片命名等简单任务范式来激活脑的运动、语言相关脑区，完成功能区的个体化确认，然后在神经导航系统中对功能区进行映射，从而在手术空间中为医生标识出功能区的大致空间位置。在手术过程中，通过术中唤醒与直接电刺激结合的方法对肿瘤附近的功能区进行更加详细的标注，从而在切除肿瘤时尽可能减少对功能区的损伤。临床经验表明，在fMRI定位的功能区1-2cm的范围之外进行手术可以很好的保护功能区；当距离小于1.5cm时，需要采用术中直接电刺激在fMRI功能定位的基础上，以更高的精度确认功能区的实际位置。但是，实践显示，单一任务范式对于脑功能区的激活是有限的；以运动区为例，辅助运动区很难用手指有节奏敲动的任务进行激活，甚至有的患者已经处于运动功能或者认知功能严重受损的状态，根本无法配合任务范式，因此，基于任务态的脑功能区定位受到任务对功能区激活不完整以及任务执行度等问题的限制，尚不能完全满足临床需要。

为了克服现有技术存在的上述困难，本申请的发明人拟提供一种“基于静息态的大脑功能区对侧定位方法”：本方法针对脑肿瘤病人患侧大脑常见的结构变形、功能重组等特点，从受肿瘤影响较小的健侧出发，提出适用于全脑多种脑功能区的基于静息态脑功能连接模式的对侧定位方法。

发明内容