【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，涉及一種腦深部電刺激靶點(diǎn)定位方法，具體涉及一種基于雙模式磁共振成像(mri)和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)型腦深部電刺激靶點(diǎn)定位方法。
技術(shù)介紹
1、原發(fā)性震顫(essential?tremor，et)是最常見的運(yùn)動障礙性疾病之一。其全球發(fā)病率約為0.4％-6％[5]。et首選藥物治療，但只有約一半的患者使用藥物后癥狀能得到明顯改善。對于藥物治療無效的et患者，腦深部電刺激術(shù)(deep?brain?stimulation，dbs)是另一種可能的治療手段。dbs的基本思路是使用電極對腦內(nèi)的特定位置進(jìn)行刺激(見圖1)。這些位置稱為靶點(diǎn)。靶點(diǎn)的選擇對治療效果起到重要作用。dbs治療et的經(jīng)典靶點(diǎn)區(qū)域是丘腦腹內(nèi)側(cè)核(ventral?intermediate?nucleus，vim)，但是臨床效果不一，震顫改善率從48％到57％不等[7]。也有學(xué)者推薦使用丘腦底核后區(qū)(posterior?subthalamic?area，psa)作為治療et的dbs靶點(diǎn)區(qū)域。其癥狀改善率最高可以達(dá)到81％[6]。近期一項隨機(jī)雙盲臨床試驗針對vim和psa靶點(diǎn)治療效果比較發(fā)現(xiàn)，psa-dbs至少與vim-dbs一樣有效，且可能比vim-dbs更有效[1]。然而，在不同的研究中，psa區(qū)域內(nèi)的具體刺激位點(diǎn)差異很大，主要原因在于靶點(diǎn)在磁共振成像(mri)上不可見，通常是在一個人為規(guī)定的范圍。目前已有數(shù)個團(tuán)隊提出不同的靶點(diǎn)計算方式，但得出的最佳靶點(diǎn)位置有明顯差別，且臨床癥狀改善率從55％到81％不等[6,2,8,7]。因此，基于psa的
2、如何在psa區(qū)域內(nèi)確定最優(yōu)靶點(diǎn)的位置是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界的一個前沿問題，也是本專利技術(shù)面對的基本問題。該問題目前有以下幾種解決方法。
3、1.目測法；
4、有經(jīng)驗的醫(yī)生可以根據(jù)mri圖像，通過目測的方式確定靶點(diǎn)的大致位置。
5、2.drtt分析；
6、在擴(kuò)散張量成像(diffusion?tensor?imaging，dti)研究的基礎(chǔ)上，psa中的小腦齒狀核-紅核-丘腦纖維(dentato-rubro-thalamic?tract，drtt)被認(rèn)為是psa-dbs減輕震顫的解剖學(xué)基礎(chǔ)[3,4]。不同的研究團(tuán)隊利用mri的解剖結(jié)構(gòu)定位的最佳刺激靶點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)均位于drtt纖維的中心或邊緣附近[7]。因此，出現(xiàn)了一種新的高精度靶點(diǎn)定位方法，稱為drtt分析[9]，即先繪制drtt結(jié)構(gòu)，然后再根據(jù)drtt判定靶點(diǎn)位置。
7、3.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的靶點(diǎn)估計；
8、在drtt分析的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了另一種技術(shù)，即利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)磁共振成像數(shù)據(jù)對靶點(diǎn)位置進(jìn)行估計。這種方法利用機(jī)器學(xué)習(xí)對drtt分析的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，從而獲取靶點(diǎn)位置的規(guī)律。具體參考中國專利cn202111386383.7《基于磁共振成像和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦深部電刺激靶點(diǎn)定位方法》。
9、
技術(shù)介紹
的缺點(diǎn)：
10、1.目測法；
11、優(yōu)點(diǎn)：不需要過多依賴計算機(jī)分析，結(jié)果具有可解釋性。
12、缺點(diǎn)：依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗和狀態(tài)，缺少精確度的保證，無法自動實(shí)施。
13、2.drtt分析；
14、優(yōu)點(diǎn)：精度高，結(jié)果趨向于最優(yōu)。
15、缺點(diǎn)：
16、1)技術(shù)需求：生成drtt結(jié)構(gòu)除了需要mri以外，還要使用dti技術(shù)。但dti技術(shù)不同于一般的mri，不屬于常規(guī)醫(yī)學(xué)檢查手段；
17、2)人員需求：生成drtt結(jié)構(gòu)和判定靶點(diǎn)位置涉及若干復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理步驟，需要具有醫(yī)學(xué)影像知識的專業(yè)人員手動操作；
18、3)時間需求：整個流程的速度較慢，處理一個病例需要幾小時甚至更多。
19、3.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的靶點(diǎn)估計；
20、優(yōu)點(diǎn)：
21、1)定位精度高于目測；
22、2)速度高于drtt分析；
23、3)和drtt分析相比，使用更方便。
24、缺點(diǎn)：
25、1)定位精度低于drtt分析；
26、2)只能處理一種磁共振成像模式(例如t1或t2)，無法利用多種模式的數(shù)據(jù)；
27、2)總體結(jié)構(gòu)使用了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，只能依次處理單幅圖像，無法直接處理圖像序列；
28、3)使用了分兩步計算的總體結(jié)構(gòu)，需要利用兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(分類網(wǎng)絡(luò)和定位網(wǎng)絡(luò))。
29、綜上所述，靶點(diǎn)定位的評價主要考慮精度和效率兩方面。目測法既缺乏精度也缺乏效率。drtt分析技術(shù)精度較高，但效率較低，目前仍處在學(xué)術(shù)階段，離廣泛的臨床應(yīng)用仍然有相當(dāng)?shù)木嚯x。另一方面，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法取得了精度和效率的折中，但仍然不夠完善，存在較大的改進(jìn)空間。
30、參考文獻(xiàn)：
31、[1]m.t.barbe,p.reker,s.hamacher,j.franklin,d.kraus,t.a.dembek,j.becker,j.k.steffen,n.allert,j.wirths,h.s.dafsari,j.voges,g.r.fink,v.visser-vandewalle,and?l.timmermann.dbs?of?the?psa?and?the?vim?in?essential?tremor:arandomized,double-blind,crossover?trial.neurology,91(6):e543–e550,082018.
32、[2]p.blomstedt,u.sandvik,and?s.tisch.deep?brain?stimulation?in?theposterior?subthalamic?area?in?the?treatment?of?essential?tremor.mov?disord,25(10):1350–1356,jul?2010.
33、[3]v.a.coenen,n.allert,and?b.madler.a?role?of?diffusion?tensorimaging?fiber?tracking?in?deep?brain?stimulation?surgery:dbs?of?the?dentato-rubro-thalamic?tract(drt)for?the?treatment?of?therapy-refractory?tremor.actaneurochir(wien),153(8):1579–1585,aug?2011.
34、[4]v.a.coenen,n.allert,s.paus,m.kronenburger,h.urbach,andb.madler.modulation?of?the?cerebello-thalamo-cortical?network?in?thalamicdeep?brain?stimul本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于雙模式MRI和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，包括步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙模式MRI和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟1具體方法如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙模式MRI和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟2的分類定位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具體如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙模式MRI和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，采用有監(jiān)督學(xué)習(xí)對分類定位網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，需要一定數(shù)量已知靶點(diǎn)位置的MRI圖像用于訓(xùn)練和驗證；采用基于小批次的隨機(jī)梯度下降算法，利用反向傳播對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；所述MRI圖像的已知靶點(diǎn)位置是利用DRTT分析技術(shù)獲得并進(jìn)行人工標(biāo)注的最優(yōu)靶點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙模式MRI和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，所述的DRTT分析技術(shù)需要用到三種磁共振數(shù)據(jù)，包括T1-MRI、T2-MRI和彌散張量成像數(shù)據(jù)；具體流程如下；
【技術(shù)特征摘要】
1.基于雙模式mri和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，包括步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙模式mri和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟1具體方法如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙模式mri和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，步驟2的分類定位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具體如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙模式mri和循環(huán)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦部靶點(diǎn)定位方法，其特征在于，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：相成娣，翁立，
申請(專利權(quán))人：杭州電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。