專利名稱：規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含接收腦區(qū)域的解剖數(shù)據(jù)和功能數(shù)據(jù)的輸入端、將解剖數(shù)據(jù)和功能數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系和識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理器、和提供解剖數(shù)據(jù)和功能數(shù)據(jù)的可視表示的輸出端。本發(fā)明還涉及規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
腦外科手術(shù)通常牽涉到可疑區(qū)域的去除或破壞。例如，對(duì)于腦腫瘤，外科手術(shù)切除往往是治療首選。對(duì)于耐藥性癲癇，通過外科手術(shù)手段去除或破壞癲癇病灶是重要治療方法。腦外科手術(shù)并不總是牽涉到開放性手術(shù)，而如今也可以以利用例如立體定向放射外科治療的非侵入方式進(jìn)行。在腦外科手術(shù)期間，不損害腦中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和連接是非常重要的。在手術(shù)期間損害腦組織通常導(dǎo)致術(shù)后功能喪失。腦在受到損害時(shí)有一定恢復(fù)能力，但這種 能力是有限的。最大限度地減少外科手術(shù)干預(yù)或放射性治療期間造成的損害是通過使用像MRI那樣的術(shù)前醫(yī)學(xué)影像精心規(guī)劃外科手術(shù)達(dá)到的。時(shí)常將術(shù)中可視化技術(shù)(顯微鏡、超聲、MR、X-射線)用于在該過程中提供成像信息?；趶浬埩縈RI (DTI)的束成像技術(shù)可以被認(rèn)為是非常先進(jìn)的解剖成像方式，該解剖成像方式將腦中連接不同腦區(qū)域的重要白質(zhì)束可視化。將所有這些數(shù)據(jù)登記到常見框架中以及這些數(shù)據(jù)的綜合可視化為外科醫(yī)生提供了支持他們確定最佳手術(shù)方案的詳細(xì)腦解剖圖。如今最先進(jìn)的腦外科手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)既考慮到解剖影像信息(強(qiáng)調(diào)特定腦解剖的對(duì)比度增強(qiáng)MRI，CT等)又考慮到功能影像信息(強(qiáng)調(diào)特定腦功能的fMRI、PET、MEG、EEG等)。功能腦成像的目的在于在它的生理學(xué)、功能結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)方面表征腦。功能成像可以基于對(duì)使用像電腦電圖(EEG)、磁腦電圖(MEG)、功能性磁共振成像(fMRI)那樣的腦成像方式、或像近紅外光譜(NIRS)那樣的光學(xué)技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)的分析。將功能數(shù)據(jù)和解剖數(shù)據(jù)兩者可視化的神經(jīng)外科規(guī)劃系統(tǒng)可從以US 2005/0273001 Al公布的美國(guó)專利申請(qǐng)中已知。在那個(gè)申請(qǐng)中描述的系統(tǒng)使用了腦的fMRI影像、DTI影像和灌注影像，并一個(gè)疊一個(gè)地有選擇顯示它們。將所有顯示的影像與腦的解剖影像對(duì)準(zhǔn)?？梢哉{(diào)整每層的透明度。盡管這樣的系統(tǒng)具有超過只使用解剖成像的系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)，但需要更智能和更復(fù)雜地組合解剖數(shù)據(jù)和功能數(shù)據(jù)，以便允許外科醫(yī)生作出更明智的決定，以及提聞使術(shù)后功能喪失最小化的能力。本發(fā)明的目的是提供規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法提高了避免術(shù)后功能喪失的能力。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一方面，這個(gè)目的是通過提供規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)達(dá)到的，該系統(tǒng)包含輸入端、處理器和輸出端。該輸入端被配備成接收腦區(qū)域的功能數(shù)據(jù)和解剖數(shù)據(jù)。該處理器被配置成分析功能數(shù)據(jù)以形成功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示，該網(wǎng)絡(luò)表示包含網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和互連網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，將功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示和解剖數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系，確定與從網(wǎng)絡(luò)表示中模擬去除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)連接之一相聯(lián)系的預(yù)期功能喪失，以及根據(jù)預(yù)期功能喪失識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。提供該輸出端來提供功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示的可視表示。這種神經(jīng)外科規(guī)劃系統(tǒng)考慮到與它們的解剖基質(zhì)有關(guān)的腦功能網(wǎng)絡(luò)特性。腦功能的一個(gè)基本特征是依賴于它的網(wǎng)絡(luò)特性，即，功能不是固定于各個(gè)單元，而是由單元之間的網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)相互作用引起。因此，功能成像數(shù)據(jù)的最新分析技術(shù)的目的不僅在于量化各個(gè)單元(例如，EEG通道或fMRI體素)中的活動(dòng),而且在于量化代表底層網(wǎng)絡(luò)的單元之間的相互作用和關(guān)聯(lián)。分析功能數(shù)據(jù)(例如可以是fMRI、EEG、MEG和/或NIRS數(shù)據(jù))以形成腦中的功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示。功能數(shù)據(jù)示出病人的精神或身體活動(dòng)與病人的腦的不同部 分中的神經(jīng)活動(dòng)之間的關(guān)系。不同腦區(qū)域中的重復(fù)、同時(shí)或關(guān)聯(lián)活動(dòng)指示所述區(qū)域之間的功能連接。通過分析功能數(shù)據(jù)，可以識(shí)別功能連接并給出所述連接的網(wǎng)絡(luò)表示。網(wǎng)絡(luò)表示包含網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。可以從幾何方面分析所得網(wǎng)絡(luò)以便，例如，了解像與其他網(wǎng)絡(luò)部分具有高連通性的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(例如，“中樞”)那樣的特性。將網(wǎng)絡(luò)表示和解剖數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系，使得可以將特定腦區(qū)域的去除或損害與功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示的變化相聯(lián)系。然后可以使用網(wǎng)絡(luò)理論和網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)確定特定腦區(qū)域去除或損害之后的預(yù)期功能喪失。作為網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果，識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且可以在即將到來的神經(jīng)外科手術(shù)中避開關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。此外，可以識(shí)別不太關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)時(shí)，可以決定將更積極治療應(yīng)用于不太關(guān)鍵區(qū)域。通過識(shí)別，例如，對(duì)于神經(jīng)功能恢復(fù)來說關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)連接和/或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，特別地可以不傷害這些連接(保守治療)，從而使外科手術(shù)后神經(jīng)功能恢復(fù)的潛力最佳。并且，通過識(shí)別對(duì)于恢復(fù)來說不太關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)連接和/或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(即，易于“可重連”)，可以在那些區(qū)域中進(jìn)行更積極治療)。這種規(guī)劃系統(tǒng)將允許最大程度地不傷害腦恢復(fù)、學(xué)習(xí)和重連功能的固有能力的有效治療策略。為作出功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示而分析接收的功能數(shù)據(jù)可以包含計(jì)算包含在功能數(shù)據(jù)中的多個(gè)數(shù)據(jù)通道的成對(duì)關(guān)聯(lián)。預(yù)期功能喪失可以，例如，使用網(wǎng)絡(luò)表示的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析來確定。這種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析可以包含，例如，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的聚類系數(shù)和/或網(wǎng)絡(luò)連接的路徑長(zhǎng)度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包含規(guī)劃工具，用于規(guī)劃避開所識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的外科手術(shù)軌跡。該規(guī)劃系統(tǒng)優(yōu)選地包含提供功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示的可視表示的輸出端。可以在可視表示中強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。另外，可視表示中網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的外觀可能取決于預(yù)期功能喪失。可視表示優(yōu)選地還示出解剖數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種方法，其包含接收腦區(qū)域的功能數(shù)據(jù)和解剖數(shù)據(jù)；分析功能數(shù)據(jù)以形成功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示，該網(wǎng)絡(luò)表示包含網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和互連網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接；將功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示和解剖數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系；確定與從網(wǎng)絡(luò)表示中模擬去除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)連接之一相聯(lián)系的預(yù)期功能喪失；以及根據(jù)預(yù)期功能喪失，識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。按照本發(fā)明的第三方面，提供了規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該程序可操作使處理器執(zhí)行如上所述的方法。本發(fā)明的這些和其他方面可以從下文所述的實(shí)施例中明顯看出以及將參考下文所述的實(shí)施例得到闡述。


在附圖中
圖I示意性地示出了按照本發(fā)明的神經(jīng)外科手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)；
圖2示意性地示出了規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的方法；
圖3示意性地示出了要接受神經(jīng)外科手術(shù)的人體頭顱上的功能傳感器的分布；
圖4將圖3的傳感器獲得的功能數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析可視化；
圖5將從圖4的網(wǎng)絡(luò)中去除網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)可視化；
圖6將從圖4的網(wǎng)絡(luò)中去除網(wǎng)絡(luò)連接可視化；以及 圖7示出了按照本發(fā)明的解剖和功能數(shù)據(jù)的示范性組合。
具體實(shí)施例方式圖I示意性地示出了按照本發(fā)明的神經(jīng)外科手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包含執(zhí)行按照本發(fā)明的規(guī)劃方法的處理器12。處理器12的輸入端11與功能數(shù)據(jù)源16和解剖數(shù)據(jù)源17耦合。解剖數(shù)據(jù)源17可以是，例如，fMRI、EEG、EEG、MEG和/或NIRS數(shù)據(jù)源。將神經(jīng)活動(dòng)與腦功能相聯(lián)系或示出神經(jīng)系統(tǒng)的不同部分中的神經(jīng)活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)的任何類型數(shù)據(jù)都可以用作按照本發(fā)明的手術(shù)規(guī)劃方法的輸入?？商娲氖?，可以將較早獲得的功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在與處理器12耦合的存儲(chǔ)器件13上。存儲(chǔ)器件13可以是，例如，硬盤、固態(tài)存儲(chǔ)器或光存儲(chǔ)媒體。除了功能數(shù)據(jù)之外，處理器12還接收解剖數(shù)據(jù)。解剖數(shù)據(jù)可以來自像MRI或DTI裝置那樣的解剖成像裝置17。描述成像腦部分的物理結(jié)構(gòu)的任何類型數(shù)據(jù)都可以用作按照本發(fā)明的手術(shù)規(guī)劃方法的輸入。存儲(chǔ)媒體13可以包含要用在規(guī)劃方法中的較早獲得的解剖數(shù)據(jù)。處理器12組合在輸入端11上接收的功能數(shù)據(jù)和解剖數(shù)據(jù)。將組合信息用在估計(jì)可能外科手術(shù)的影響的模擬中。這種模擬和/或估計(jì)的結(jié)果可以顯示在與處理器12耦合的顯示器14上。提供鍵盤、鼠標(biāo)15或其他定位設(shè)備，以允許用戶輸入以便啟動(dòng)或控制要求保護(hù)的方法和或操縱顯示在顯示屏14上的輸出。在下文中，將描述如何組合功能數(shù)據(jù)和解剖數(shù)據(jù)以便提供有關(guān)規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的信息，以及如何能夠顯示規(guī)劃方法的結(jié)果。另外，將公開提供按照本發(fā)明的方法所需的功能數(shù)據(jù)的示范性方式。圖2示意性地示出了規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的方法20。該方法20從獲取或接收功能數(shù)據(jù)開始。在這個(gè)例子中，功能數(shù)據(jù)包含與人或動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的不同區(qū)域中的活動(dòng)相對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)通道25。功能數(shù)據(jù)可以，例如，從像fMRI影像那樣的功能腦成像數(shù)據(jù)中導(dǎo)出?？商娲氖?，將EEG、MEG和/或NIRS數(shù)據(jù)源用于獲取功能數(shù)據(jù)。在關(guān)聯(lián)步驟21中，可以將相干或關(guān)聯(lián)分析用于確定不同腦區(qū)域的功能連通性。關(guān)聯(lián)分析21可以，例如，計(jì)算所測(cè)量功能MEG數(shù)據(jù)通道25的隨時(shí)間過程的關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)系數(shù)可以以關(guān)聯(lián)矩陣26的形式組織，以便在矩陣26中的位置(i，j·)上，提供通道25 i和J·的關(guān)聯(lián)系數(shù)。對(duì)所有數(shù)據(jù)通道對(duì)25重復(fù)關(guān)聯(lián)計(jì)算得出整個(gè)矩陣26。取代關(guān)聯(lián)系數(shù)，關(guān)聯(lián)矩陣26可以包含指示“關(guān)聯(lián)”或“不關(guān)聯(lián)”的二元值。在網(wǎng)絡(luò)生成步驟22中，從計(jì)算的關(guān)聯(lián)中導(dǎo)出功能連通性的網(wǎng)絡(luò)27。網(wǎng)絡(luò)27包含代表各自數(shù)據(jù)通道的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32可以，例如，對(duì)應(yīng)于EEG傳感器的位置或成像腦中的功能相關(guān)神經(jīng)活動(dòng)的區(qū)域。關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32通過網(wǎng)絡(luò)連接41連接。因此網(wǎng)絡(luò)27示出了哪些腦區(qū)域在功能上與哪些其他腦區(qū)域 連接。從顯示在圖2中的網(wǎng)絡(luò)27中可清楚看出，一些網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32在功能上只與一個(gè)其他網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32連接，而一些與更多個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32連接。在網(wǎng)絡(luò)分析步驟23中，作出功能連通性網(wǎng)絡(luò)27的拓?fù)浞治?。?duì)于這種分析，可以使用圖論技術(shù)。例如，可以確定聚類系數(shù)(連通密度)或路徑長(zhǎng)度(網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32之間的距離度量)?？梢詫㈥P(guān)鍵網(wǎng)點(diǎn)32識(shí)別成具有高聚類系數(shù)的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32。另外，可以模擬和量化干預(yù)的影響，以便識(shí)別模擬干預(yù)(網(wǎng)絡(luò)修改)與對(duì)網(wǎng)絡(luò)27的功能的影響之間的關(guān)系。目的是識(shí)別在干預(yù)時(shí)不應(yīng)該傷害的更關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32和連接41。在映射步驟24中，將功能網(wǎng)絡(luò)27映射到病人的解剖結(jié)構(gòu)。關(guān)于該映射，將功能網(wǎng)絡(luò)27和接收的解剖數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系。可以使用束成像技術(shù)尋找纖維通路?？梢詫⒕W(wǎng)絡(luò)連接41映射到檢測(cè)的纖維束和網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32以發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)?？梢陨墒境鲋丿B在解剖信息上的分析功能網(wǎng)絡(luò)27的組合影像29。可以將顏色編碼或其他強(qiáng)調(diào)方式用于為腦的功能指示某種結(jié)構(gòu)或連接如何關(guān)鍵。這將允許外科醫(yī)生作出規(guī)劃的干預(yù)可能如何影響腦網(wǎng)絡(luò)功能的評(píng)估。圖3示意性地示出了要接受神經(jīng)外科手術(shù)的人體頭顱31上的功能傳感器36的分布。在這個(gè)例子中，功能數(shù)據(jù)由分布在病人頭顱31上的EEG傳感器36獲得。傳感器36被安排成登記傳感器36附近的腦區(qū)域中的神經(jīng)元活動(dòng)。每個(gè)傳感器36可以提供要用作顯示在圖2中的方法的輸入的數(shù)據(jù)通道25。來自通道25的數(shù)據(jù)代表與傳感器36的位置相對(duì)應(yīng)的位置上的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32上的神經(jīng)元活動(dòng)。指示兩個(gè)傳感器之間的關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)系數(shù)可以用于給出如圖2所示的14X 14關(guān)聯(lián)矩陣。圖4將圖3的傳感器36獲得的功能數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果可視化。網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32的關(guān)聯(lián)對(duì)通過畫出功能相關(guān)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32之間的連接41，42來指示。通過使用較粗線代表連接42將較關(guān)鍵連接42與不太關(guān)鍵連接41區(qū)分開?？商娲氖?，可以將顏色編碼或其他強(qiáng)調(diào)技術(shù)用于指示不同連接41，42如何關(guān)鍵。此外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)32，43，可以將顏色編碼或其他強(qiáng)調(diào)類型用于指示網(wǎng)點(diǎn)32，43如何關(guān)鍵。圖5將網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)54的損害或從圖4的網(wǎng)絡(luò)中去除網(wǎng)點(diǎn)54可視化。該去除使用代表網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)54的虛圓來指示，但也可以以不同方式指示。作為這種去除的結(jié)果，其他網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)可能喪失與功能網(wǎng)絡(luò)的連接。這可能引起暫時(shí)或永久功能喪失。暫時(shí)功能喪失可以由腦重連受損神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的固有能力來修復(fù)。圖6將從圖4的網(wǎng)絡(luò)中去除網(wǎng)絡(luò)連接65可視化。該去除使用虛線65來指示，但也可以以不同方式指示。作為這種去除的結(jié)果，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)63將喪失與功能網(wǎng)絡(luò)的最重要連接65。這可能引起暫時(shí)或永久功能喪失。圖7示出了按照本發(fā)明的解剖和功能數(shù)據(jù)的示范性組合?？梢詫⒔M合影像70顯示在神經(jīng)外科規(guī)劃系統(tǒng)10的顯示器14上，組合影像70包含病人腦的橫截面的解剖影像和功能網(wǎng)絡(luò)的疊像。該疊像示出了網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)71和連接這些網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)71的纖維束72?，F(xiàn)在把較關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)畫得稍大于不太重要網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。應(yīng)該懂得，本發(fā)明也延伸到計(jì)算機(jī)程序，尤其適用于將本發(fā)明付諸實(shí)踐的載體上或中的計(jì)算機(jī)程序。該程序可以具有源代碼、目標(biāo)代碼、或像部分編譯形式那樣的中間源代碼和目標(biāo)代碼的形式，或具有適合用在按照本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)中的任何其他形式。還應(yīng)該懂得，這樣的程序可以具有許多不同架構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，可以將實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的方法或系統(tǒng)的功能的程序代碼細(xì)分成一個(gè)或多個(gè)子例程。在這些子例程之間分配功能的許多不同方式對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是明顯的?？梢詫⒆永桃黄鸫鎯?chǔ)在一個(gè)可執(zhí)行文件中以形成自含式程序。這樣的可執(zhí)行文件可以包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，例如，處理器指令和/或解釋器指令(例如，Java解釋器指令)?？商娲氖牵梢詫⒁粋€(gè)或多個(gè)或所有子例程存儲(chǔ)在至少一個(gè)外部庫(kù)文件中，并且靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地，例如，在運(yùn)行時(shí)與主程序鏈接。主程序包含對(duì)至少一個(gè)子例程的至少一個(gè)調(diào)用。此外，子例程可以包含相互的函數(shù)調(diào)用。與計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品有關(guān)的一個(gè)實(shí)施例包含與所述的至少一種方法的每個(gè)處理步驟相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。可以將這些指令細(xì)分成子例程和/或存儲(chǔ)在可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鏈接的一個(gè)或多個(gè)文件中。與計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品有關(guān)的另一個(gè)實(shí)施例包含與所述的至少一種系統(tǒng)和/或產(chǎn)品的每個(gè)器件相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令?？梢詫⑦@些指令細(xì)分成子例程和/或存儲(chǔ)在可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鏈接的一個(gè)或多個(gè)文件中。計(jì)算機(jī)程序的載體可以是能夠承載程序的任何實(shí)體或設(shè)備。例如，該載體可以包括像R0M，例如，CD ROM或半導(dǎo)體ROM、或磁記錄媒體，例如，軟盤或硬盤那樣的存儲(chǔ)媒體。并且，該載體可以是像電或光信號(hào)那樣，可以經(jīng)由電纜或光纜或通過無線電或其他手段傳送的可傳輸載波。當(dāng)程序以這樣的信號(hào)形式具體化時(shí)，該載體可以由這樣的纜線或其它設(shè)備或器件構(gòu)成。可替代的是，該載體可以是嵌入程序的集成電路，該集成電路適用于執(zhí)行相關(guān)方法，或用在相關(guān)方法的執(zhí)行中。應(yīng)該注意到，上述實(shí)施例例示了本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠不偏離所附權(quán)利要求書的范圍地設(shè)計(jì)出許多可替代實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，置于括號(hào)之中的任何標(biāo)號(hào)不應(yīng)該理解為限制權(quán)利要求。動(dòng)詞“包含”及其變形的使用不排除除了在權(quán)利要求中陳述的那些之外的其他元件或步驟的存在。在元件前面的冠詞“一個(gè)”或“一種”不排除多個(gè)這樣元件的存在。本發(fā)明可以通過包含若干不同元件的硬件，和通過適當(dāng)編程計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干器件的設(shè)備權(quán)利要求中，這些器件的若干器件可以通過同一個(gè)硬件具體化。某些措施被列在相互不同從屬權(quán)利要求中的僅有事實(shí)并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10),該系統(tǒng)(10)包含 -輸入端(11)，用于接收腦區(qū)域(31)的功能數(shù)據(jù)(25)和解剖數(shù)據(jù)；以及 -處理器(21)，被配置成 分析功能數(shù)據(jù)(25 )以形成功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27 )，該網(wǎng)絡(luò)表示(27 )包含網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)和互連網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)的網(wǎng)絡(luò)連接(41)， 將功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27)和解剖數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系， 確定與從網(wǎng)絡(luò)表示中模擬去除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)或網(wǎng)絡(luò)連接(41)之一相聯(lián)系的預(yù)期功能喪失，以及 根據(jù)預(yù)期功能喪失識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中該處理器(12)被進(jìn)ー步配置成進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)表示(27)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析以便確定預(yù)期功能喪失。
3.如權(quán)利要求2所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中該處理器(12)被進(jìn)ー步配置成計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)的聚類系數(shù)和/或網(wǎng)絡(luò)連接(41)的路徑長(zhǎng)度以便進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)表示的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析。
4.如權(quán)利要求I所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中功能數(shù)據(jù)包含多個(gè)數(shù)據(jù)通道(25 )和其中該處理器(12)被進(jìn)ー步配置成計(jì)算功能數(shù)據(jù)通道(25 )的成對(duì)關(guān)聯(lián)以便分析功能數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求I所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中該系統(tǒng)(10)進(jìn)ー步包含規(guī)劃工具，用于規(guī)劃避開所識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的外科手術(shù)軌跡。
6.如權(quán)利要求I所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，進(jìn)ー步包含輸出端(14)，用于提供功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27 )的可視表示(29 )。
7.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中在可視表示(29)中強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中可視表示(29)中網(wǎng)絡(luò)連接(41)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)的外觀取決于預(yù)期功能喪失。
9.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中可視表示(29)進(jìn)ー步代表解剖數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中功能數(shù)據(jù)(25)包含fMRI、EEG、MEG 和/或 NIRS 數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)，其中解剖信息包含MRI和/或DTI數(shù)據(jù)。
12.—種規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的方法(20)，該方法包含 -接收腦區(qū)域(31)的功能數(shù)據(jù)(25)和解剖數(shù)據(jù)； -分析(26 )功能數(shù)據(jù)(25 )以形成(22 )功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27 )，該網(wǎng)絡(luò)表示(27 )包含網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)和互連網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)的網(wǎng)絡(luò)連接(41)； -將功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27)和解剖數(shù)據(jù)映射(24)到常見坐標(biāo)系； -確定(23)與從網(wǎng)絡(luò)表示(27)中模擬去除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)或網(wǎng)絡(luò)連接(41)之ー相聯(lián)系的預(yù)期功能喪失；以及 -根據(jù)預(yù)期功能喪失，識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
13.ー種規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該程序可操作使處理器執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的方法。
全文摘要
提供了規(guī)劃神經(jīng)外科手術(shù)的系統(tǒng)(10)和方法(20)，該系統(tǒng)(10)包含輸入端(11)，用于接收腦區(qū)域(31)的功能數(shù)據(jù)(25)和解剖數(shù)據(jù)；以及處理器(21)，被配置成執(zhí)行按照本發(fā)明的方法(20)。該方法(20)包含分析(26)功能數(shù)據(jù)(25)以形成功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27)，將功能連接的網(wǎng)絡(luò)表示(27)和解剖數(shù)據(jù)映射到常見坐標(biāo)系，確定與從網(wǎng)絡(luò)表示(27)中模擬去除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(32)或網(wǎng)絡(luò)連接(42)之一相聯(lián)系的預(yù)期功能喪失，以及根據(jù)預(yù)期功能喪失識(shí)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)連接和/或關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102822833SQ201180019078
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
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