[发明专利]一种基于权重功能连接的个体化靶点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于权重功能连接的个体化靶点定位方法，包括如下步骤：步骤S1、对无磁共振禁忌症的患者进行结构磁共振和静息态功能磁共振扫描，得到结构磁共振和静息态功能磁共振数据；步骤S2、对患者进行轻度认知损害的量表评估，确定量表的不同维度的评分；步骤S3、对静息态功能磁共振数据进行预处理；步骤S4、确定所需干预的深部脑区及表层联系脑区；步骤S5、结合认知评估量表的评分，计算认知相关的深部脑区与感兴趣脑区的功能连接最大权重功能连接，确立最大权重功能连接对应的感兴趣脑区的点作为经颅磁刺激的个体化的刺激靶点。该方法克服重复经颅磁刺激只能聚焦于大脑表层无法刺激深部脑组织的问题。

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，具体的，涉及一种基于权重功能连接的个体化靶点定位方法。

背景技术

人体大脑的各脑区之间并不是孤立的，而是在神经活动中相互关联，功能连接(FC)可以描述这种关联性的强度。对于神经活动关联强的若干脑区，通常称其为网络，网络内一个脑区的活动改变，会影响网络内其它脑区的活动，其功能呈同步性。

经颅磁刺激是一种安全、无创的非侵入性干预手段，其原理是根据电磁感应效应，通过在颅外施加变化的磁场以在颅内产生感应电流，改变神经元膜电位，调节神经元活动，引起脑功能变化。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)是在一段时间内，在大脑的特定区域以相同的强度传递一系列脉冲，从而对大脑产生一系列的刺激，诱导持久作用，改变和调节皮层神经元的活动。rTMS的作用机制有以下三种：直接靶向，距离效应和分布式调制。大多数rTMS研究都基于其直接靶向作用，即调节靶向功能障碍区域的神经元活动；距离效应是刺激与功能障碍区域功能相关的神经区域，从而改善功能障碍区域的功能；分布式调节则通过刺激特定的大脑网络调节大脑活动。因此rTMS不仅可以调节刺激部位的神经活动，也可以远距离调控活动关联性强的其它脑区或网络。

由于rTMS可以无创、安全地调节特定脑区或脑网络的神经活动和功能，已广泛应用于各种神经精神疾病的研究及临床的诊治，如阿尔茨海默病等，并在改善其认知功能等方面表现出了巨大的潜力。由于TMS刺激作用于头皮，可以直接刺激到浅层脑区，包括顶叶、额叶等脑区，TMS刺激能直接达到的这些浅层脑区，由于其与头皮上的特定坐标点与对应的浅层脑区具有对应关系，因此，这些头皮坐标可以形象地称为TMS靶点。如果目标脑区位于浅层脑区，通过靶点定位，TMS可以直接对目标脑区进行刺激。

然而，认知相关脑区不仅位于浅层脑皮层，在深层脑区中也有分布，包括海马、脑岛、前扣带回、后扣带回等脑区。对于这些深层脑区，TMS刺激是无法直接达到的。因此，需要使用较为复杂的算法进行最优靶点定位。

TMS可以刺激浅层脑区，为了能够使TMS效应准确作用到治疗目标的深层脑区，目前主要采用的方法是间接的功能连接算法。对于深层脑区，可以计算其与不同浅层脑区之间的功能连接，功能连接代表两个脑区之间的信息交互强度和联系紧密程度，信息交互越强、联系越紧密则表现为功能连接越强。因此，采用功能连接算法，可以找到与目标深层脑区联系最强的浅层脑区，对找到的浅层脑区进行刺激，可以使得TMS效应抵达目标深层脑区，达到刺激并治疗深层目标脑区的目的。这一过程，可以总结为基于功能连接强度的靶点定位方法，也是目前使用最多的方法。基于功能连接的靶点定位方法，一定程度上解决了TMS方法刺激深层脑区的问题，但并没有完全解决TMS治疗的问题，原因在于认知退行性的中枢神经系统疾病的病灶脑区并非单一脑区，使用TMS治疗单纯刺激某个脑区，也无法达到预期的治疗目的。这些疾病往往是多个脑区、甚至多个脑网络功能模块出现了病变，从而无法执行正常的神经活动功能，产生认知退行病症。目前的靶点定位方法，虽然能够较为有效地定位深层目标脑区，但是这类方法只能对单个脑区施加刺激，在提升治疗有效性方面存在欠缺。