用于大脑的功能性成像的方法和装置制造方法及图纸

一种使大脑功能性成像的方法，包括以下步骤：(a)通过超声成像使大脑成像，以获得待研究的血管图像(IVO)，(b)通过形状识别，将至少一部分待研究的血管图像(IVO)自动地与大脑血管图谱(AV)相比较，从而在大脑血管图谱(AV)中定位待研究的血管图像(IVO)，(c)使用对应于所述大脑血管图谱(AV)并包含位于该大脑血管图谱(AV)中的大脑功能性区域(1e)的大脑功能性图谱(FA)，以便在待研究的血管图像(IVO)上鉴定大脑功能性区域(1e)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于大脑的功能性成像的方法和装置。
技术介绍
大脑的功能性成像在于使动物或人中与神经元活性有关的大脑区域的瞬时变化成像。对应于不同的特定功能(例如某些肢体的位移、使用某些感觉检测器、情绪、记忆等)的大脑区域列于已知的功能性解剖图谱中，其分别与不同的动物物种或人类(例如“Paxinos”图谱)对应，且大脑的功能性成像提供在某一这些功能性区域中定位和测量神经元活性，与实施功能性成像的人或动物的某一活性匹配的可能性。某些大脑的功能性成像技术基于测量由神经元产生的电流(EEG)或磁场(MEG)。由于用于再次发现电活性源的位置的待解决的逆问题的复杂性，这些技术具有非常有限的空间分辨率。提供成像这些功能性变化的可能性的其他技术基于神经-血管耦合：当大脑区域中的神经元具有强活性时，该区域需要供应葡萄糖。为此，该特定区域中的血管流量增加。通过成像大脑中的血管流量，可以从其推断哪个是其大脑成像的人或动物功能性图谱中激活的功能性区域。若干技术可用于成像血流中的这些变化：-功能性MRI(也称为“MRIf”)，其成像与血流变化有关的氧化中的变化，-核成像(PET)，其成像由血流带来的葡萄糖结合，-和超声功能性成像。在fMRI中，激活的功能性区域的定位容易实现，因为MRI图像具有非常良好的质量并提供相当容易定位解剖结构和因此激活的大脑功能性区域的可能性。然后进行功能性成像并将其叠加至通过MRIf机器产生的解剖图像，然后获得功能性图像。然而，这种技术具有许多缺点：fMRI机器非常昂贵且笨重，且仅以时间分辨率显著降低为代价提供良好的空间分辨率，这不可能成像大脑中的瞬时现象(例如癫痫发作)。PET具有非常差的空间分辨率。其提供令人感兴趣的功能性信息单元，但是一旦已经定位激活区域，不能知晓它对应于大脑的哪个解剖或功能性区域，因此必须将PET成像仪和MRI机器或CT扫描仪结合以获得可用的结果。然而，这种成像装配是极其昂贵的。超声功能性成像基于血流的超灵敏成像(Mace等，“Functionalultrasoundimagingofthebrain：theoryandbasicprinciple”，IEEETransUltrasonicFerroelectricFreq.Control.2013March；60(3)：492-506)，为此随时间的变化提供激活的功能性区域(Mace等，“Functionalultrasoundimagingofthebrain”，NatureMethods，8，662-664，2011)。超声功能性成像可以以相对较低成本获得极其准确的大脑血管图像和该血管图像的激活区域的定位。然而，困难在于使血管图像与能够定位功能性区域的的解剖图像对应。事实上，可在回波描记术中通过超声功能性成像装置获得的解剖图像质量太差，以至于不允许定位成像的功能性区域。因此，仅专业操作员能够定位超声功能性图像中成像的功能性区域：他/她不得不用肉眼在血管图像中定位大脑的总体结构(其允许他/她定位大脑中的图像)，然后通过器官图谱尝试发现他/她感兴趣的功能性区域位于哪里。专利技术简述本专利技术的目的尤其是克服这些缺点。为此目的，本专利技术提出通过超声波功能性成像大脑的方法，包括以下步骤：(a)血管成像步骤，期间人或动物受试者的大脑通过超声成像来成像，以获得待研究的血管图像，所述受试者属于某一类型的受试者，(b)定位步骤，期间通过形状识别，将至少一部分待研究的血管图像自动地与对应于所述类型受试者的大脑血管图谱相比较，从而将待研究的血管图像定位于大脑血管图谱中，(c)鉴定步骤，期间使用大脑功能性图谱，其对应于所述大脑血管图谱并包含位于该大脑血管图谱中的大脑功能性区域，以在待研究的血管图像上鉴定至少一个大脑功能性区域。因此，上述图谱(与大脑血管图谱匹配的大脑功能性图谱)允许通过形状识别在待研究的血管图像上自动定位什么是可见的大脑功能性区域。因此甚至可以通过非专业用户容易和快速地进行查看的大脑功能性区域的鉴定。可以预先制备对应于不同种类受试者的功能性和血管图谱并可在计算机上储存的图谱文库中获得。受试者类型例如可以匹配尤其选自下组的一个或若干个标准：物种、性别、年龄、重量。在根据本专利技术方法的不同实施方式中，任选地可以进一步求助于一种或两种以下规定：-在定位步骤(b)期间，将一部分大脑血管图谱与待研究的血管图像匹配，和在鉴定步骤期间，测定对应于所述部分大脑血管图谱的功能性区域的地图，并将待研究的血管图像与所述功能性区域地图重叠；-在定位步骤期间，测定能够从所述至少一部分大脑血管图谱传递到待研究血管图像的几何变形，和在鉴定步骤期间，通过将该几何变形应用于一部分大脑功能性图谱来测定待研究血管图像的功能性地图，所述一部分大脑功能性图谱与对应于待研究的血管图像的所述部分的大脑血管图谱相对应；-在定位步骤(b)中，通过待研究血管图像和大脑血管图谱之间的相关性进行所述形状识别；-待研究血管图像代表至少一部分大脑中的血流；-待研究血管图像包括至少一段选自下组的血液动力学信息：脑血管容积(参见(Mace等，“Functionalultrasoundimagingofthebrain：theoryandbasicprinciple”，IEEETransUltrasonicFerroelectricFreq.Control.2013March；60(3)：492-506)、多普勒功率、血流速度、多普勒颜色、循环阻力的代表值(Pourcelot指数或其他)；-参考功能性血管绘图是三维绘图；例如，它可以包含在连续平面中的多个大脑部分；-大脑血管图谱包含来自选自下组的成像的数据：超声成像、血管扫描仪、MRI、CT扫描仪；-所述方法在成像步骤(a)和定位步骤(b)之间进一步包含初步定位步骤(b0)，期间在待研究的血管图像上自动检测正常存在于任何待研究受试者和大脑血管图谱中的至少一个特征区域，从而于在大脑血管图谱中定位待研究的血管图像；-所述特征区域选自：Willis多边形、Sylvian静脉、大脑前动脉、大脑最大动脉；-所述方法包括至少一个用于参考功能性血管绘图的初步步骤(p)，其包括以下子步骤：(p1)参考成像子步骤，期间产生两者：-来自考虑的受试者类型的至少一个受试者的所述大脑血管图谱，-和通过成像来自考虑的受试者类型的至少一个受试者的大脑产生的解剖参考图谱，通过第二种成像，提供比超声成像更准确的大脑解剖图像，(p2)参考功能性绘图子步骤，期间从包含至少一种典型的大脑解剖图谱的功能性解剖图谱和位于该典型的解剖图谱上的功能性区域测定所述大脑功能性图谱，该参考功能性绘图子步骤通过将所述参考解剖图谱与用于定位所述大脑血管图谱上的功能性解剖图谱的功能性区域的典型的解剖图谱匹配来进行；-在用于参考成像的子步骤(p1)期间，通过大脑的血管超声成像产生所述大脑血管图谱；-在参考功能性绘图子步骤(p2)期间，将参考解剖图谱与典型的解剖图谱通过形状识别进行匹配；-在参考绘图的子步骤(p2)期间，测定能够从所述参考解剖图谱传递到典型的解剖图谱的几何变形，将该几何变形应用于大脑血管图谱，从而使大脑血管图谱与功能性解剖图谱的功能性区域匹配；-在所述参考成像子步骤(p1)期间，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过超声波使大脑功能性成像的方法，包括以下步骤：(a)血管成像步骤，期间通过超声成像使人或动物受试者的大脑(1)成像，以获得待研究的血管图像(VI0)，所述受试者属于某一类型的受试者，(b)定位步骤，期间通过形状识别，将至少一部分待研究的血管图像(VI0)自动地与对应于所述类型受试者的大脑血管图谱(VA)相比较，从而在大脑血管图谱(VA)中定位待研究的血管图像(VI0)，(c)鉴定步骤，期间使用大脑功能性图谱(FA)，其对应于所述大脑血管图谱(VA)并包含位于该大脑血管图谱(VA)中的大脑功能性区域(1c)，以便在待研究的血管图像(VI0)上鉴定至少一个大脑功能性区域(1c)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.02 FR 14563011.一种通过超声波使大脑功能性成像的方法，包括以下步骤：(a)血管成像步骤，期间通过超声成像使人或动物受试者的大脑(1)成像，以获得待研究的血管图像(VI0)，所述受试者属于某一类型的受试者，(b)定位步骤，期间通过形状识别，将至少一部分待研究的血管图像(VI0)自动地与对应于所述类型受试者的大脑血管图谱(VA)相比较，从而在大脑血管图谱(VA)中定位待研究的血管图像(VI0)，(c)鉴定步骤，期间使用大脑功能性图谱(FA)，其对应于所述大脑血管图谱(VA)并包含位于该大脑血管图谱(VA)中的大脑功能性区域(1c)，以便在待研究的血管图像(VI0)上鉴定至少一个大脑功能性区域(1c)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述定位步骤(b)期间，将一部分(VIR)大脑血管图谱(VA)与待研究的血管图像(VI0)匹配，和在鉴定步骤期间，测定与所述部分大脑血管图谱(VA)对应的功能性区域的地图(FI0)，并将待研究的血管图像(VI0)与所述功能性区域的地图(FI0)重叠。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述定位步骤期间，测定能够从所述至少一部分(VIR)大脑血管图谱(FA)传递到待研究的血管图像的几何变形，和在鉴定步骤期间，通过将该几何变形应用于一部分(FIR)大脑功能性图谱(FA)来测定待研究的血管图像的功能性地图(FI0)，所述一部分大脑功能性图谱与对应于待研究的血管图像(VI0)的所述部分(VIR)的大脑血管图谱(VA)相对应。4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在所示定位步骤(b)期间，通过待研究的血管图像(VI0)和大脑血管图谱(VA)之间的相关性进行所述形状识别。5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述待研究的血管图像(VIO)包括至少一份选自下组的血液动力学信息：脑血管容积、多普勒功率、血流速度、多普勒颜色、循环阻力的代表值。6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述大脑血管图谱包含来自选自下组的成像的数据：超声成像、血管扫描仪、MRI、CT扫描仪。7.根据前述任一项权利要求所述的方法，在所述成像步骤(a)和所述定位步骤(b)之间进一步包含初步定位步骤(b0)，期间在待研究血管图像(VI0)上自动检测正常存在于任何待研究受试者和大脑血管图谱(VA)的至少一个特征区域，从而在大脑血管图谱(VA)中大致定位待研究血管图像(VI0)。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述特征区域选自：Willis多边形、Sylvian静脉、大脑前动脉、大脑最大动脉。9.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括至少一个用于参考功能性血管绘图的初步步骤(p)，其包括以下子步骤：(p1)参考成像子步骤，期间产生两者：-来自考虑的受试者类型的至少一个受试者的所述大脑血管图谱(VA)，-和通过成像来自考虑的受试者类型的至少一个受试者的大脑产生的解剖参考图谱，通过第二种成像，提供比超声成像更准确的大脑解剖图像，(p2)参考功能性绘图子步骤，期...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡厄尔·唐泰尔，让吕克·冈尼松，托马·德费厄，马蒂厄·佩尔诺，
申请(专利权)人：国家科研中心，国家健康与医学研究院，巴黎大学迪德罗特第七分校，皮埃尔与玛丽居里大学巴黎第六大学，巴黎高等理工化工学校，
类型：发明
国别省市：法国;FR