大脑血氧响应监测方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及计算机领域，公开了一种大脑血氧响应监测方法、装置、设备和存储介质。该方法包括获取被试者大脑的磁共振图像，并进行结构提取，得到颅骨轮廓；构建用于贴合颅骨轮廓的三维光极帽盔体，并在三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，进而利用3D打印技术打印得到光极帽；分别获取高密度光极和目标脑区内各个位置的三维坐标，并通过弥散光学层析成像方法确定两者映射关系；通过高密度光极获取并监测目标脑区各个位置的血氧响应信号。本申请实施例基于被试者的脑组织所构建的个体化光极帽来实现血氧响应信号采集的个体化，进而在空间上提高了对目标脑区的定位及其血氧响应信号的采集精度。其血氧响应信号的采集精度。其血氧响应信号的采集精度。

【技术实现步骤摘要】
大脑血氧响应监测方法、装置、设备和存储介质


[0001]本申请涉及计算机领域，尤其涉及一种大脑血氧响应监测方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，功能近红外成像方法(即fNIRS方法)常被用于大脑皮层血流变化的检测。其原理是：向脑内射入两种波长的近红外光，并检测散射出来的近红外光强变化量；参照含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白对不同波长近红外光的吸收系数，即可基于光强变化量求解得到血红蛋白变化量，进而反映该处大脑皮层的血氧变化，后续可通过该血氧变化推断得到该处大脑皮层的神经响应。近红外发射极与接收极通常按照10
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10国际系统进行布置，相邻光极间隔约为3厘米，由此可以确保光束深度足够到达大脑皮层所在位置。进一步地，功能近红外成像方法使用连续波方法，将光源和探测器摆放在距离不远的光极点上，通过两个波长的近红外光测量皮质上的血红蛋白改变量，其中一对近红外光发射器和吸收传感器构成一个通道，以基于该通道采集皮层的血氧响应信号。
[0003]但是，在临床应用时，采用功能近红外成像方法在通过设置有高密度光极通道的光极帽采集血氧响应信号时，由于其光极帽并不是个性化定制的，以使得难以精准确定高密度光极与个体大脑皮层之间的空间对应关系，进而导致大脑皮层的血氧响应信号的监测准确度低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了解决现有技术存在的问题，本申请提供了一种大脑血氧响应监测方法、装置、设备和存储介质。
[0005]第一方面，本申请提供一种大脑血氧响应监测方法，包括：r/>[0006]获取被试者大脑的磁共振图像，根据所述磁共振图像进行结构提取，得到脑部信息，所述脑部信息包括颅骨轮廓；
[0007]构建用于贴合所述颅骨轮廓的三维光极帽盔体，并在所述三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，进而利用3D打印技术打印得到对应的光极帽；
[0008]采用弥散光学层析成像方法，对所述高密度光极所形成的检测通道和所述目标脑区内各个位置进行溯源分析，得到所述检测通道与所述目标脑区内各个位置之间的映射关系；
[0009]通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取并监测所述被试者的目标脑区处的血氧响应信号，进而通过所述映射关系，确定所述目标脑区内各个位置对应的血氧响应信号。
[0010]在可选的实施方式中，所述在三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，包括：
[0011]根据所述脑部信息中的脑组织结构，配置高密度光极的插孔位置；其中，设置在所
述插孔位置上的高密度光极用于采集相应脑组织结构的血氧响应信号。
[0012]在可选的实施方式中，所述高密度光极包括叠加设置的短通道光极和长通道光极，所述通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取并监测所述被试者的目标脑区处的血氧响应信号，包括：
[0013]通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取所述被试者的目标脑区处的大脑血氧响应信号；
[0014]从所述大脑血氧响应信号中划分出所述短通道光极所采集的血氧响应信号和所述长通道光极所采集的血氧响应信号，其中，所述短通道光极用于采集头皮处的血氧响应信号，所述长通道光极用于分别采集头皮以及皮层处的血氧响应信号；
[0015]根据所述短通道光极所采集的血氧响应信号，通过短通道滤波算法剔除所述长通道光极所采集的头皮处的血氧响应信号，得到目标脑区皮层处所对应的血氧响应信号。
[0016]在可选的实施方式中，所述短通道光极和所述长通道光极均包括配合使用的接收极和发射极，一个所述接收极和一个所述发射极之间形成一条检测通道；
[0017]所述短通道光极和所述长通道光极中的同类光极均呈正方形设置，异类光极之间均呈对角线交错设置，且相邻同类光极之间间隔预设距离。
[0018]在可选的实施方式中，所述弥散光学层析成像方法包括有限元分析算法、蒙特卡洛分析算法中的任一种。
[0019]第二方面，本申请提供一种大脑血氧响应监测装置，包括：
[0020]分割模块，用于获取被试者大脑的磁共振图像，根据所述磁共振图像进行结构提取，得到脑部信息，所述脑部信息包括颅骨轮廓；
[0021]构建模块，用于构建用于贴合所述颅骨轮廓的三维光极帽盔体，并在所述三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，进而利用3D打印技术打印得到对应的光极帽；
[0022]获取模块，用于在三维空间中，分别获取所述高密度光极和所述目标脑区内各个位置的三维坐标；
[0023]映射模块，用于分别根据所述高密度光极和所述目标脑区的三维坐标，通过弥散光学层析成像方法模拟所述高密度光极和所述目标脑区内各个位置的光子传播路径，以确定所述高密度光极与所述目标脑区内各个位置之间的映射关系；
[0024]监测模块，用于通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取并监测所述被试者的目标脑区处的血氧响应信号，进而通过所述映射关系，确定所述目标脑区内各个位置对应的血氧响应信号。
[0025]在可选的实施方式中，所述构建模块还具体用于：
[0026]根据所述脑部信息中的脑组织结构，配置高密度光极的插孔位置；其中，设置在所述插孔位置上的高密度光极用于采集相应脑组织结构的血氧响应信号。
[0027]在可选的实施方式中，所述高密度光极包括叠加设置的短通道光极和长通道光极，所述监测模块具体用于：
[0028]通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取所述被试者的目标脑区处的大脑血氧响应信号；
[0029]从所述大脑血氧响应信号中划分出所述短通道光极所采集的血氧响应信号和所
述长通道光极所采集的血氧响应信号，其中，所述短通道光极用于采集头皮处的血氧响应信号，所述长通道光极用于分别采集头皮以及皮层处的血氧响应信号；
[0030]根据所述短通道光极所采集的血氧响应信号，通过短通道滤波算法剔除所述长通道光极所采集的头皮处的血氧响应信号，得到目标脑区皮层处所对应的血氧响应信号。
[0031]第三方面，本申请提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施前述的大脑血氧响应监测方法。
[0032]第四方面，本申请提供一种计算机存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实施根据前述的大脑血氧响应监测方法。
[0033]本申请实施例具有如下有益效果：
[0034]本申请实施例提供了一种大脑血氧响应监测方法，该方法包括获取被试者大脑的磁共振图像，根据磁共振图像进行结构提取，得到颅骨轮廓；构建用于贴合颅骨轮廓的三维光极帽盔体，并在三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，进而利用3D打印技术打印得到对应的光极帽；在三维空间中，分别获取高密度光极和目标脑区内各个位置的三维坐标；分别根据高密度光极和目标脑区的三维坐标，通过弥散光学层析成像方法模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大脑血氧响应监测方法，其特征在于，包括：获取被试者大脑的磁共振图像，根据所述磁共振图像进行结构提取，得到脑部信息，所述脑部信息包括颅骨轮廓；构建用于贴合所述颅骨轮廓的三维光极帽盔体，并在所述三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，进而利用3D打印技术打印得到对应的光极帽；在三维空间中，分别获取所述高密度光极和所述目标脑区内各个位置的三维坐标；分别根据所述高密度光极和所述目标脑区的三维坐标，通过弥散光学层析成像方法模拟所述高密度光极和所述目标脑区内各个位置的光子传播路径，以确定所述高密度光极与所述目标脑区内各个位置之间的映射关系；通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取并监测所述被试者的目标脑区处的血氧响应信号，进而通过所述映射关系，确定所述目标脑区内各个位置对应的血氧响应信号。2.根据权利要求1所述的大脑血氧响应监测方法，其特征在于，所述在三维光极帽盔体的目标脑区上设置高密度光极的插孔位置，包括：根据所述脑部信息中的脑组织结构，配置高密度光极的插孔位置；其中，设置在所述插孔位置上的高密度光极用于采集相应脑组织结构的血氧响应信号。3.根据权利要求1或2所述的大脑血氧响应监测方法，其特征在于，所述高密度光极包括叠加设置的短通道光极和长通道光极，所述通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取并监测所述被试者的目标脑区处的血氧响应信号，包括：通过所述光极帽中对应插孔位置所设置的高密度光极获取所述被试者的目标脑区处的大脑血氧响应信号；从所述大脑血氧响应信号中划分出所述短通道光极所采集的血氧响应信号和所述长通道光极所采集的血氧响应信号，其中，所述短通道光极用于采集头皮处的血氧响应信号，所述长通道光极用于分别采集头皮以及皮层处的血氧响应信号；根据所述短通道光极所采集的血氧响应信号，通过短通道滤波算法剔除所述长通道光极所采集的头皮处的血氧响应信号，得到目标脑区皮层处所对应的血氧响应信号。4.根据权利要求3所述的大脑血氧响应监测方法，其特征在于，所述短通道光极和所述长通道光极均包括配合使用的接收极和发射极，一个所述接收极和一个所述发射极之间形成一条检测通道；所述短通道光极和所述长通道光极中的同类光极均呈正方形设置，异类光极之间均呈对角线交错设置，且相邻同类光极之间间隔预设距离。5.根据权利要求1所述的大脑血氧响应监测方法，其特征在于，所述弥散光学层析成像方法包括有限元分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明明，江一川，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：