[发明专利]一种基于空间标记点的OPM阵列快速光学扫描定位方法

说明书

本发明提出了一种基于空间标记点的OPM阵列快速光学扫描定位方法，通过设立头盔坐标系、借助光学扫描获得三维图像坐标、依靠空间标记点和配准算法进行图像配准以实现快速精准定位所有OPM；本发明所述方法使用光学扫描来快速获取OPM阵列和被试头部图像，采样速度快，省时省力；使用空间标记点和刚性头盔上插槽的先验知识，从光学扫描的三维图像中快速获取所有OPM的位置，且能将OPM位置与插槽快速对应。

技术领域

本发明涉及计算机技术技术领域，具体涉及一种基于空间标记点的OPM阵列快速光学扫描定位方法。

技术背景

脑磁图(以下简称MEG)是一种通过测量神经电流在头外产生的磁场来推断头内脑活动的无损脑功能，脑成像和脑疾病诊断的技术。近年来逐渐成熟的原子磁强计(以下简称OPM)因其高灵敏度，小体积，被开发作为脑磁图的探测单元。

OPM往往以单通道进行封装，每一个OPM在MEG探测器阵列中的位置均是可调的，这使得MEG能适配不同的头型和不同的测量需求。为了兼顾探测器阵列的稳定性，MEG可以采用刚性头盔来固定OPM，同时OPM能在刚性头盔的插槽中上下滑动，这样也能通过改变插入深度来适配不同的头型，保持探测器阵列的灵活性。

利用OPM测量的脑磁场分布，若能得知每一个探头和被试大脑皮层的相对位置，在合适的源模型下，可以唯一的确定皮层上因受到刺激而产生活动的神经元位置，这一过程也称为溯源分析。MEG的溯源分析可用以研究包括脑的自发和诱发活动在内的多种脑神经活动过程，在临床上用以对癫痫病灶的定位。

要获得探头相对于大脑皮层的位置，需要分别获得探头相对于被试头部的位置和被试头部内大脑皮层的位置，后者由磁共振结构像提供，而前者就需要开发一种定位技术。由于OPM阵列不固定，而是一个个插在脑磁帽上，且插入深度可调，每一个OPM需要分别定位。如何快速且精准定位所有的OPM，是一个必须克服的困难。

发明内容

针对上述存在的拘束局限性，本发明提出了一种基于空间标记点的OPM阵列快速光学扫描定位方法，通过设立头盔坐标系、借助光学扫描获得三维图像坐标、依靠空间标记点和配准算法进行图像配准以实现快速精准定位所有OPM。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明的发明点是提供一种基于空间标记点的OPM阵列快速光学扫描定位方法，用于获得OPM相对大脑皮层的位置，其特征在于，

所述方法通过以下步骤实现：

步骤S1、根据刚性头盔的特征建立头盔坐标系，得到刚性头盔上所有插槽的头盔坐标系坐标；

步骤S2、在刚性头盔上安置空间标记点，并获取所有空间标记点的头盔坐标系坐标；

步骤S3、通过光学扫描获取刚性头盔、被试头部和所有OPM的三维图像；

步骤S4、从刚性头盔的三维图像中直接读取所述空间标记点的三维图像坐标，将所述空间标记点的三维图像坐标与其头盔坐标系坐标进行图像配准，得到第一坐标变换关系；

步骤S5、从OPM的三维图像中直接读出所有OPM上所贴的空间标记点的三维图像坐标，通过第一坐标变换关系进行坐标系变换，得到所有OPM的头盔坐标系坐标；

步骤S6、获得插槽与OPM的对应关系；

步骤S7、获得磁共振结构像重建出的头部图像，并将所述头部图像与被试头部的三维图像进行图像配准，得到第二坐标变换关系；

步骤S8、获取所述头部图像中的大脑皮层部分的磁共振结构像坐标，并将所述磁共振结构像坐标分别通过第二坐标变换关系、第一坐标变换关系进行变换，得到大脑皮层的头盔坐标系坐标；通过OPM的头盔坐标系坐标与大脑皮层的头盔坐标系坐标之间的关系得到二者的相对位置。