本實(shí)用新型涉及醫(yī)療輔助領(lǐng)域，特別涉及了一種經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置及定位方法。

背景技術(shù)：

19世紀(jì)的80年代初，英國科學(xué)家貝克等人開始研究利用磁刺激對大腦神經(jīng)活動進(jìn)行干預(yù)，并于1985年首次成功刺激了人腦的運(yùn)動中樞，用肌電測得了運(yùn)動皮層誘發(fā)電位(Motor-evoked potentials，MEPs)。這也標(biāo)志著經(jīng)顱磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)進(jìn)入了歷史舞臺。隨著大功率器件發(fā)展和電路的改進(jìn)，80年代末出現(xiàn)了重復(fù)磁刺激器(Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,rTMS)，這種刺激器每秒可以產(chǎn)生1–100個脈沖。磁刺激器是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，將電容器中儲存的能量在短時間內(nèi)釋放刺激線圈中，形成脈沖電流，進(jìn)而在其附近空間中形成脈沖磁場和和感應(yīng)電場。當(dāng)刺激線圈刺激人體時，人體神經(jīng)組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流，并使神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞膜去極化，產(chǎn)生動作電位。根據(jù)刺激部位的不同可以產(chǎn)生不同的效果，如刺激大腦皮層主運(yùn)動區(qū)，皮層興奮可傳導(dǎo)至四肢肌肉。利用肌電圖儀可記錄到運(yùn)動誘發(fā)電位，利用誘發(fā)電位的波幅和潛伏期可以評價神經(jīng)系統(tǒng)的功能。也可刺激大腦皮層的其他區(qū)域?qū)σ钟舭Y、偏頭痛等疾病進(jìn)行治療。

經(jīng)顱磁刺激的定位是診斷與治療過程中的關(guān)鍵問題，一般采用手動定位，刺激時手持刺激線圈，根據(jù)人手指的響應(yīng)改變線圈位置尋找靶點(diǎn)，最終確定位置后固定線圈。較精確的定位方法可采用經(jīng)顱磁刺激導(dǎo)航系統(tǒng)，目前有兩種，一種是機(jī)器視覺定位導(dǎo)航系統(tǒng)，如中國專利“經(jīng)顱磁刺激導(dǎo)航系統(tǒng)及經(jīng)顱磁刺激線圈定位方法”201210281507.X，201210281472.X；另一種是光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，如中國專利“一種導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)”201010235826.8，“一種用于重復(fù)經(jīng)顱磁刺激光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置和方法”201010235828.7。機(jī)器視覺定位導(dǎo)航系統(tǒng)需要定位帽，定位帽的厚度增加了線圈與大腦皮層的距離，增加了刺激強(qiáng)度，造成能量的浪費(fèi)，特別是在需要經(jīng)顱磁刺激和腦電記錄同時進(jìn)行時，同時佩戴定位帽和腦電電極帽會增加更多的線圈與大腦皮層距離。在光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)中，由于物體對光的阻礙作用，對光學(xué)傳感器和光源的位置提出了很高的要求，也在一定程度上限制了光學(xué)定位系統(tǒng)的使用。其次，現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)并沒有實(shí)時顯示頭部的感應(yīng)電場分布，特別是感應(yīng)電場的方向信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，特提供了無需定位帽的經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置。

本實(shí)用新型提供了一種經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，其特征在于：所述的經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，包括視覺定位模塊1，計(jì)算機(jī)2，座椅3，經(jīng)顱磁刺激器線圈4，機(jī)械臂5，機(jī)械臂控制器6，基座7；

其中：視覺定位模塊1與計(jì)算機(jī)2連接，座椅3通過滑道與基座7和視覺定位模塊1之間定位，經(jīng)顱磁刺激器線圈4安裝在機(jī)械臂5前端，機(jī)械臂5安裝在基座7上，機(jī)械臂5與機(jī)械臂控制器6連接；機(jī)械臂控制器6與計(jì)算機(jī)2連接。

所述的機(jī)械臂5包括I軸501，I軸501，II軸502，III軸503，IV軸504，V軸505，VI軸506；

其中：I軸501底部與基座7連接，I軸501的上部與II軸502的底部鉸接，II軸502的上部與III軸503的右端鉸接，III軸503的左端與IV軸504的右端以能相互同軸轉(zhuǎn)動方式連接，IV軸504的左端與V軸505右端鉸接，V軸505的左端與VI軸506的右端以能相互同軸轉(zhuǎn)動方式連接。

所述的座椅3，包括承載部分301，靠背302，頭托303，腿托304；其中：靠背302的底部承載部分301后面鉸接；頭托303與靠背302之間鉸接，并能縱向伸縮；腿托304與承載部分301前面鉸接。

經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置的工作過程：

第一步，建立頭模：在患者第一次治療時，通過影像系統(tǒng)對患者頭部建立數(shù)據(jù)模型，產(chǎn)生一個以眉心為原點(diǎn)的頭部3D模型；

第二步，影像采集及處理：通過視覺定位模塊1對坐在座椅3上的患者頭部實(shí)時測量計(jì)算出患者頭部位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)；

第三步，計(jì)算靶點(diǎn)坐標(biāo)：將坐在座椅3上的患者頭部數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)2中的3D頭模結(jié)合，并計(jì)算出治療靶點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的位置及姿態(tài)值；

第四步，線圈定位：通過機(jī)械臂5將經(jīng)顱磁刺激器線圈4移動到靶點(diǎn)位置，通過醫(yī)生測試和微調(diào)確定最佳刺激位置，并將頭模數(shù)據(jù)和靶點(diǎn)位置保存到此患者的病例中；

第五步，重復(fù)定位：如果患者不是第一次治療，可越過第二、三四步，直接調(diào)出病例中上次治療的頭模數(shù)據(jù)和靶點(diǎn)數(shù)據(jù)，并控制經(jīng)顱磁刺激器線圈4到達(dá)最佳刺激位置，達(dá)到重復(fù)定位的目的；

第六步，刺激治療：在刺激過程中如檢測到患者頭部移動，將產(chǎn)生告警或自動跟隨到新的位置上，保證刺激過程一直是有效的；

第七步，結(jié)束治療：完成刺激后可控制線圈回到待機(jī)位置。

視覺定位系統(tǒng)通過攝像頭對患者頭部實(shí)時測量并配合電腦中的標(biāo)準(zhǔn)3D頭模對靶點(diǎn)位置進(jìn)行定位。影像定位導(dǎo)航系統(tǒng)基于影像3D建模和人腦特征識別技術(shù)，不需要在患者頭部安裝標(biāo)靶等輔助裝置，操作簡單快捷。

線圈位置姿態(tài)控制機(jī)械臂是由6個關(guān)節(jié)組成的機(jī)械臂，每個關(guān)節(jié)由步進(jìn)電機(jī)及光電編碼器組成閉環(huán)系統(tǒng)，可以精確定位和測量各關(guān)節(jié)的角度。通過影像系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)控制機(jī)械臂將線圈移動到靶點(diǎn)位置。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型采用機(jī)器視覺直接檢測人臉并定位，實(shí)時性強(qiáng)、不需要在患者頭部佩戴任何輔助工具；本實(shí)用新型采用機(jī)械臂控制經(jīng)顱磁刺激器線圈位置，定位精度高，解決精確定位和重復(fù)定位的問題；采用3D模型技術(shù)，將頭部模型、經(jīng)顱磁刺激器線圈、靶點(diǎn)位置等實(shí)時建模并顯示，直觀和方便操作；定位快速、重復(fù)精度高，解決了經(jīng)顱磁刺激線圈的自動導(dǎo)航和重復(fù)定位等問題，大大減少了定位的時間和工作量。并且可以通過前部安裝的接觸傳感器來保證人員安全并可以在刺激的過程中患者頭部移動報警信息通知醫(yī)生。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1為經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為座椅結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，其特征在于：所述的經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，包括視覺定位模塊1，計(jì)算機(jī)2，座椅3，經(jīng)顱磁刺激器線圈4，機(jī)械臂5，機(jī)械臂控制器6，基座7；

其中：視覺定位模塊1與計(jì)算機(jī)2連接，座椅3通過滑道與基座7和視覺定位模塊1之間定位，經(jīng)顱磁刺激器線圈4安裝在機(jī)械臂5前端，機(jī)械臂5安裝在基座7上，機(jī)械臂5與機(jī)械臂控制器6連接；機(jī)械臂控制器6與計(jì)算機(jī)2連接。

所述的機(jī)械臂5包括I軸501，I軸501，II軸502，III軸503，IV軸504，V軸505，VI軸506；

其中：I軸501底部與基座7連接，I軸501的上部與II軸502的底部鉸接，II軸502的上部與III軸503的右端鉸接，III軸503的左端與IV軸504的右端以能相互同軸轉(zhuǎn)動方式連接，IV軸504的左端與V軸505右端鉸接，V軸505的左端與VI軸506的右端以能相互同軸轉(zhuǎn)動方式連接。

所述的座椅3，包括承載部分301，靠背302，頭托303，腿托304；其中：靠背302的底部承載部分301后面鉸接；頭托303與靠背302之間鉸接，并能縱向伸縮；腿托304與承載部分301前面鉸接。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，其特征在于：所述的經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，包括視覺定位模塊1，計(jì)算機(jī)2，座椅3，經(jīng)顱磁刺激器線圈4，機(jī)械臂5，機(jī)械臂控制器6，基座7；

其中：視覺定位模塊1與計(jì)算機(jī)2連接，座椅3通過滑道與基座7和視覺定位模塊1之間定位，經(jīng)顱磁刺激器線圈4安裝在機(jī)械臂5前端，機(jī)械臂5安裝在基座7上，機(jī)械臂5與機(jī)械臂控制器6連接；機(jī)械臂控制器6與計(jì)算機(jī)2連接。

所述的機(jī)械臂5包括I軸501，I軸501，II軸502，III軸503，IV軸504，V軸505，VI軸506；

其中：I軸501底部與基座7連接，I軸501的上部與II軸502的底部鉸接，II軸502的上部與III軸503的右端鉸接，III軸503的左端與IV軸504的右端以能相互同軸轉(zhuǎn)動方式連接，IV軸504的左端與V軸505右端鉸接，V軸505的左端與VI軸506的右端以能相互同軸轉(zhuǎn)動方式連接。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，其特征在于：所述的經(jīng)顱磁刺激器的導(dǎo)航定位裝置，包括視覺定位模塊1，計(jì)算機(jī)2，座椅3，經(jīng)顱磁刺激器線圈4，機(jī)械臂5，機(jī)械臂控制器6，基座7；

其中：視覺定位模塊1與計(jì)算機(jī)2連接，座椅3通過滑道與基座7和視覺定位模塊1之間定位，經(jīng)顱磁刺激器線圈4安裝在機(jī)械臂5前端，機(jī)械臂5安裝在基座7上，機(jī)械臂5與機(jī)械臂控制器6連接；機(jī)械臂控制器6與計(jì)算機(jī)2連接。

所述的座椅3，包括承載部分301，靠背302，頭托303，腿托304；其中：靠背302的底部承載部分301后面鉸接；頭托303與靠背302之間鉸接，并能縱向伸縮；腿托304與承載部分301前面鉸接。