2025年03月24日发布 | 265阅读

【风向标|技术】光声显微成像脑电极植入位点及其路径规划的方法及系统

脑医汇

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专利公布号

CN119564343A

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专利公布日

2025-03-07

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专利申请人

上海交通大学、上海馥逸医疗科技有限公司

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专利发明人

杨广中、郭遥、柳宇轩、罗雅婷、刘宁

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背景

电极植入技术包括单针电极植入和多针电极植入(例如,每次植入两个电极或四个电极)。对比单针电极,多针电极通常能够获得更高质量的信号,是目前动物实验过程中常用的电极植入模式。在实际应用中,进行电极植入操作之前,往往需要合理规划电极的植入位置(或称为植入位点)。以脑部电极植入为例,对比头皮电极,植入在大脑皮层上的神经电极能够记录到具有更高信噪比的神经电生理信号,能够帮助研究人员更有效地理解大脑的活动变化。而大脑皮层具有大量的血管,如果植入位置规划不够准确,则可能会导致电极植入到血管区域,造成出血隐患。因此,确保规划得到的电极植入位点的准确性十分重要。


光声显微扫描成像,是基于光声显微成像(PhotoAcoustic Microscopy,PAM)实现的术前成像结果,其分辨率可以达到十几到几十微米,能够对表层血管和深层血管进行成像,是一种新型的生物医学成像手段,常用于血管等组织成像。在532nm的激光激发下,脑血管与周围脑组织具有较强的对比度,能够实现高对比度、高信噪比的脑血管成像。


但光声扫描成像的噪声较大、成像质量也不尽如人意,这就可能导致在手术过程中造成出血,甚至对脑功能造成损伤。


在公开号为CN116196097A的中国专利文献中,公开了一种电极植入位点规划方法及装置、可读存储介质、终端,所述方法包括:确定针对电极植入对象采集的原始图像;对所述原始图像进行图像分割,以确定非植入区域以及可植入区域;基于第一预设电极距离,在所述可植入区域内确定多个第一待选植入位点;对于每个第一待选植入位点,基于所述第一预设电极距离,确定该第一待选植入位点的初步配对点;基于第二预设电极距离,对各个第一待选植入位点及其初步配对点进行筛选,确定电极植入位点规划结果。该专利文献使用的是传统成像手段,空间分辨率低,无法对全部血管信息进行捕获,且只考虑了二维图像平面上的位点规划,没有考虑三维平面上的空间路径规划。

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摘要

本发明提供了一种光声显微成像脑电极植入位点及其路径规划的方法及系统,方法包括:

● 图像提取步骤:使用脑血管增强提取算法对输入的光声显微扫描成像结果进行提取,得到脑血管信息:所述脑血管信息包括脑血管的二维图像信息与三维重建结果;


● 植入位点及路径获取步骤:使用脑电极植入位点路径规划算法处理脑血管信息,得到在二维图像上的植入位点和在三维结构中的植入路径。


与现有技术相比,本发明具有如下主要的有益效果:

● 本发明通过采用脑血管增强提取算法,解决了光声扫描成像噪声大、成像质量差的问题,实现了对脑血管的精确提取与三维重建。

● 本发明基于提取得到的脑血管及三维重建,通过采用脑电极植入位点路径规划算法,实现在脑电极植入过程中避开血管,减少了手术过程中的出血以及潜在对脑功能的损伤,取得了提高手术安全性与成功率的效果,为医生提供了极大的帮助。

07

专利文献

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END

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