基于高灵敏相机的脑功能区成像方法技术

本发明专利技术公开了基于高灵敏相机的脑功能区成像方法包括以下步骤：S1、将待成像区域的脑功能激活；S2、对待成像的脑部照射绿光；S3、对照射绿光的脑部采集第一频谱图像；S4、停止对待成像的脑部照射绿光；S5、对待成像的脑部照射红光；S6、对照射红光的脑部采集第二频谱图像；S7、停止对待成像的脑部照射红光；S8、将第一频谱图像和第二频谱图像叠加生成一组采集图像；S9、重复步骤S2至S8，得到N组采集图像，N大于1；S9、将N组采集图像一一比对，将每次比对得到的差异区域叠加并成像，得到脑功能区的图像。本发明专利技术可以对脑功能区进行定位，且相较于传统定位技术具有定位精度高、速度快等优势。速度快等优势。速度快等优势。

【技术实现步骤摘要】
基于高灵敏相机的脑功能区成像方法


[0001]本专利技术涉及脑功能成像领域，具体涉及基于高灵敏相机的脑功能区成像方法。

技术介绍

[0002]脑部病变，尤其是脑肿瘤，是影响人们健康水平的一类重大疾患，对手术治疗精准性的要求高，若手术中对脑功能区的定位不准确，受到损害，将导致患者长期的功能障碍，包括瘫痪、失明、失语、失读、失写等，不仅严重影响患者的生活质量，而且给家庭和社会带来沉重的负担。提高脑部病变手术效果的关键在于尽可能保护神经功能的基础上最大程度地切除病变，以改善患者生存质量，延长患者生存时间,以求真正实现“3M”目标，即最大化地切除病变(maximal removal of lesion)、最小的脑功能损伤(minimal injury to neurologic function)和最佳的术后恢复(maximal recovery)。因此，研发可于术中实时识别并精准定位脑功能区的设备具有重要意义。
[0003]目前，应用于脑功能区定位的技术主要包括：功能性核磁共振成像技术(fMRI)、正电子发射断层扫描技术(PET)、单一正电子发射计算机断层扫描技术(SPECT)、事件相关电位(ERP)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)、近红外线光谱分析技术(NIRS)和内源光信号成像技术(IOSI)。其中fMRI、PET、SPECT、NIRS等通过检测激活脑皮质血容积、血流、血氧合及代谢等的信号变化，对脑功能区进行定位；EEG、MEG、术中电刺激及ERP等则是通过检测脑功能区激活时电、磁场改变对功能区进行定位。<br/>[0004]上述脑功能成像技术为脑功能研究与定位带来了深刻变化，但现有脑成像技术本身及其在认知领域的应用仍然存在着诸多不足，具体包括：
[0005]1、基于脑电生理的脑功能成像技术提供的只是脑电等生物学参数，脑代谢功能成像的激活区反映的是区域性脑血流量、脑代谢或血氧浓度的变化，而非神经细胞活动本身；
[0006]2、脑电图或脑磁图、事件相关电位等类信号实时性好，时间分辨率高，可以达到毫秒级，但空间分辨率很低；
[0007]3、功能磁共振成像技术、正电子发射断层成像技术、单光子发射断层显像技术以及近红外光谱技术等多种成像技术均能够达到较高的空间分辨率，但时间分辨率低；
[0008]4、作为重要脑功能区定位“金标准”的术中皮层电刺激，也存在会对患者造成一定伤害和痛苦，定位时间和精度取决于医生经验，仅适用术中有限的脑区，不能用于术前手术计划和手术风险的评估等不足。

技术实现思路

[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的就是提供基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，可以对脑功能区进行定位，且相较于传统定位技术具有定位精度高、速度快等优势。
[0010]本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的：
[0011]基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将待成像区域的脑功能激活；
[0013]S2、对待成像的脑部照射绿光；
[0014]S3、对照射绿光的脑部采集第一频谱图像；
[0015]S4、停止对待成像的脑部照射绿光；
[0016]S5、对待成像的脑部照射红光；
[0017]S6、对照射红光的脑部采集第二频谱图像；
[0018]S7、停止对待成像的脑部照射红光；
[0019]S8、将第一频谱图像和第二频谱图像叠加生成一组采集图像；
[0020]S9、重复步骤S2至S8，得到N组采集图像，N大于1；
[0021]S9、将N组采集图像一一比对，将每次比对得到的差异区域叠加并成像，得到脑功能区的图像。
[0022]进一步地，步骤S2中，照射的绿光的波长为520nm～560nm；照射的红光的波长为600nm～640nm。
[0023]3.根据权利要求2所述的基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，其特征在于，步骤S2中，照射的绿光的波长为540nm；照射的红光的波长为620nm。
[0024]进一步地，步骤S3和步骤S6中的绿光和红光均为环形光源，绿光和红光从环形光源的中间穿过照射待成像的脑部。
[0025]进一步地，所述绿光和红光均为偏振光；所述绿光和红光保持均匀光照照射到脑部。
[0026]进一步地，步骤S2至步骤S6的间隔时长不超过1毫秒；步骤S3和步骤S6中脑部频谱图像采集为硬触发采集。
[0027]进一步地，步骤S3和步骤S6中脑部频谱图像采集采用远心光学镜头。
[0028]进一步地，远心光学镜头采集到的光线先经过偏振片处理。
[0029]进一步地，步骤S3和步骤S6中脑部频谱图像采集采用光子级sCMOS相机。
[0030]进一步地，步骤S9具体包括以下步骤：
[0031]SD1、在将要比对的两组采集图像中查找定位特征；
[0032]SD2、依据定位特征将两组采集图像配准；
[0033]SD3、在配准的两组采集图像中查找图像差异，得到一组差异图像；
[0034]SD4、重复步骤SD1至SD3直到将所有的采集图像一一比对完成，得到C(N，2)组差异图像；
[0035]SD5、将所有差异图像定位叠加，计算出变化区域以及变化程度，并采用伪彩色技术根据变化程度进行显示，不同颜色代表不同的变化度，即得到脑功能区的图像。
[0036]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：
[0037]采用多光谱照射成像，对脑部功能区域的氧化血红蛋白和还原血红蛋白的浓度变化进行采集，从而可以推算出该区域的血氧和血容的变化量。而大脑皮层中血氧和血容的变化量是该皮层区域活动强度的重要指标，因此采用多光谱照射可以得到大脑皮层认知活动的功能响应，从而确定脑功能区。
[0038]多组采集图像对比叠加可以增强脑功能区的成像准确度和清晰度，可以更好的定位脑功能区。同时将脑功能激活区的定位精度由传统术中电生理监测和皮层电刺激的厘米
级提高到毫米级。
[0039]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。
附图说明
[0040]本专利技术的附图说明如下：
[0041]图1为实施例中基于高灵敏相机的脑功能区成像方法的成像流程示意图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0043]实施例：
[0044]如图1所示，本实施例用于对大脑视觉脑功能区的定位，具体的基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，包括以下步骤：
[0045]S1、采用对待测病人观看图片或视频的方式激活其大脑的视觉功能区，市局脑功能区激活后，该脑功能区的大脑皮层的血氧和血容相较于未激活时其变化量增大。
[0046]S2、根据人体大脑各个功能区的大致划分，在大脑枕叶区域，照射波长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将待成像区域的脑功能激活；S2、对待成像的脑部照射绿光；S3、对照射绿光的脑部采集第一频谱图像；S4、停止对待成像的脑部照射绿光；S5、对待成像的脑部照射红光；S6、对照射红光的脑部采集第二频谱图像；S7、停止对待成像的脑部照射红光；S8、将第一频谱图像和第二频谱图像叠加生成一组采集图像；S9、重复步骤S2至S8，得到N组采集图像，N大于1；S9、将N组采集图像一一比对，将每次比对得到的差异区域叠加并成像，得到脑功能区的图像。2.根据权利要求1所述的基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，其特征在于，步骤S2中，照射的绿光的波长为520nm～560nm；照射的红光的波长为600nm～640nm。3.根据权利要求2所述的基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，其特征在于，步骤S2中，照射的绿光的波长为540nm；照射的红光的波长为620nm。4.根据权利要求2所述的基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，其特征在于，步骤S3和步骤S6中的绿光和红光均为环形光源，绿光和红光从环形光源的中间穿过照射待成像的脑部。5.根据权利要求2～4中任一所述的基于高灵敏相机的脑功能区成像方法，其特征在于，所述绿光和红光均为偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志国，李群奇，
申请(专利权)人：深圳市宇成辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：