CN104740781A - 基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法 - Google Patents

Abstract

一种基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，包括：确定目标脑神经纤维的刺激方向；将线圈产生的刺激最强的点与目标刺激点进行位置叠加，同时将线圈产生的磁场最强的方向与目标刺激方向相重合；分别计算基于目标神经纤维走向的脑神经纤维各空间体素点感应电场矢量，以及感应电流矢量。本发明能够提高神经刺激的空间分辨率，使用者可以根据实验要求，定位目标刺激神经，通过线圈与神经位置匹配，达到可预期的刺激效果。本发明还可以估算基于线圈与神经纤维位置关系的感应电场矢量及感应电流矢量，使用者根据线圈与大脑刺激区域的位置关系，计算出基于目标神经纤维走向的感应电场矢量和感应电流矢量。

Description

基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法

技术领域

本发明涉及一种经颅磁刺激方法。特别是涉及一种基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法。

背景技术

经颅磁刺激(TMS)是近30年发展起来的一种新的刺激技术，由于磁刺激具有无创，操作简便，相比于电刺激技术具有电安全性好等优势，在神经、精神、信息等领域，尤其是抑郁症，强迫症，帕金森症，癫痫以及创伤后应激障碍等的治疗方面，具有很好的应用前景，成为近年来研究的热点。

经颅磁刺激装置是通过大功率电容向电感线圈放电，短时间的在线圈上产生变化的电流。根据电磁感应定律，变化的电流会在线圈周围产生变化的磁场。

将这种变化的磁场作用于大脑，透过头骨、脑脊液、大脑皮层等组织，到达到神经纤维处。变化的磁场在神经纤维上会感生出感应电场。当感应电场达到一定数值时，会改变神经纤维内外的电位差异，称之为去极化作用。这种作用在神经纤维上进行传递，并通过神经树突在神经之间进行传递，从而达到改变神经传导的刺激效果。

多年来，经颅磁刺激仪器在功能和刺激效果上都有了很大发展。现有的技术是基于大脑的核磁共振图像进行刺激。通过扫描人脑的核磁共振图像，重建大脑皮质的三维图像，使用定位导航技术确定要刺激的脑区进行刺激。但其存在如下不足：

1.对于刺激区域的分辨率太低，神经刺激主要是针对神经轴突的刺激，通过改变轴突内外电位来达到神经传导的目的，而定位与皮质层面的刺激器其刺激位置分辨率太低。

2.刺激效果难以精确评估。线圈放电产生的磁场会在大脑刺激区域的神经纤维上产生感应电场，感应电场强度直接关系到刺激效果。感应电场强度的计算与线圈放电电流，线圈与大脑刺激区域位置关系有关，现有技术很难实现基于神经纤维走向的精确磁刺激。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高神经刺激的空间分辨率的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，包括如下步骤：

1)确定目标脑神经纤维的刺激方向；

2)将线圈产生的刺激最强的点与目标刺激点进行位置叠加，同时将线圈产生的磁场最强的方向与目标刺激方向相重合；

3)分别计算基于目标神经纤维走向的脑神经纤维各空间体素点感应电场矢量，以及感应电流矢量。

步骤1)所述的脑神经纤维的刺激方向，首先获取人脑扩散张量成像数据，根据纤维示踪技术，得到目标神经纤维；在目标神经纤维上提取一定数量的空间体素点，并对所述的空间体素点进行线性拟合，得到初次拟合矢量方向；逐次增加相同数量的像素点再次进行拟合，每拟合一次都要计算拟合后的矢量方向与初始拟合矢量方向之间的夹角，当夹角角度大于设定值时，拟合终止，取终止前一次的矢量方向作为最佳拟合方向，确定为目标神经纤维的刺激方向。

所述的线性拟合，是首先在目标神经纤维上确定目标刺激点，并以目标刺激点为起点，沿目标神经纤维，以大脑皮层后联合至前联合方向或者前联合至后联合方向，取若干空间体素点，并对由空间体素点组成的纤维采用空间求回归直线法进行线性拟合，得到拟合方向。

所述的计算拟合后的矢量方向与初次拟合矢量方向之间的夹角，是指首先在笛卡尔坐标系下的图像中，分别提取两个矢量上任意一点坐标及目标刺激点坐标，然后依据坐标点分别计算出两个矢量的单位矢量，最后计算单位矢量夹角作为两个矢量的夹角。

步骤2)包括：

(1)线圈采用八字线圈，使用三维定位导航技术对线圈形状和人脑轮廓进行定位，使用笛卡尔坐标系统一线圈轮廓及人脑头皮、目标脑神经纤维上各点坐标；

(2)在笛卡尔坐标系下的目标脑神经纤维上各个空间体素坐标数据集中，选定目标刺激点坐标a₁(x₁,y₁,z₁)，计算得到目标刺激点投影到人脑头皮上点的坐标a'₁(x'₁,y'₁,z'₁)，并将线圈产生磁场最强的点与a'₁进行位置叠加，确保目标刺激点的刺激磁场最强，所述最强的点是八字线圈中心位置点；

(3)做基于八字线圈平面的三个正交方向x、y、z，根据线圈形状及电磁感应原理，线圈y方向产生的磁场最强，将线圈y方向与目标脑神经纤维的刺激方向相重合，确保线圈沿目标刺激方向进行刺激。

步骤(3)所述的将线圈y方向与目标脑神经纤维的刺激方向相重合，包括：

基于八字线圈平面的三个正交方向x、y、z存在三个正交面xy、yz、xz，设A为目标神经纤维的刺激方向，A到正交面xy的投影为到正交面yz的投影为到正交面xz的投影为将线圈y方向与A之间的夹角用γ表示，线圈y方向与之间的夹角用α表示，线圈y方向与的夹角用β表示，线圈y方向与的夹角用θ表示；

线圈绕x轴方向的转动，调整夹角β的角度；线圈绕y轴方向的转动，调整夹角θ的角度；线圈绕z轴方向的转动，调整夹角α的角度，通过线圈的调整，将其中任意两个夹角的角度调整为0°，然后再调节第三个夹角的角度，来调节线圈y方向与A之间的夹角γ，此时第三个夹角的角度与夹角γ的角度一一对应，当夹角γ角度为0°时，线圈y方向与A方向相同。

步骤3)包括：

(1)在确保步骤2)中的第(2)步和第(3)步实现的条件下，提取目标神经纤维上各空间体素坐标a₁(x₁,y₁,z₁),a₂(x₂,y₂,z₂)…a_n(x_n,y_n,z_n)，设线圈周长为m，则提取线圈单位长度矢量的坐标d₁(x_d1,y_d1,z_d1),d₂(x_d2,y_d2,z_d2)…d_m(x_dm,y_dm,z_dm)，计算目标神经纤维任一个空间体素点到线圈单位长度矢量的距离r为 $\sqrt{{(x_i-x_{\mathrm{dj}})}^2+{(y_i-y_{\mathrm{di}})}^2+{(z_i-z_{\mathrm{dj}})}^2},i\∈1~n,\mathrm{dj}\∈d1~\mathrm{dm};$

(2)将放电电路相关参数电阻R、线圈电感L、充电电容容值C、充电电压U代入RLC电路的放电电流公式：计算得到电流变化率最大值

其中， ${\mathrm{\ω}}_1=\frac{R}{2L},{\mathrm{\ω}}_2=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{LC}}-\frac{R^2}{4L}};$

(3)将和距离r代入感应电场值公式计算得出基于目标刺激方向的目标脑神经纤维上各个空间体素的感应电场矢量；

其中，为线圈电流变化率最大值，为线圈上的一个单位长度，μ₀为真空磁导率，r为目标神经纤维任一个空间体素点到线圈单位长度矢量上的距离，L为线圈周长；

(4)根据扩散张量成像原理可知，目标神经纤维上各空间体素点都存在三个方向正交的扩散张量分量x、y、z，且其中一个方向的分量幅值最大，设为x方向，所述x方向与目标神经纤维走向一致，基于目标脑神经纤维走向的各空间体素点感应电场矢量是在x方向分量上的投影

(5)将投影代入感应电流公式计算得出基于目标脑神经纤维走向的各空间体素点感应电流矢量；

其中，σ为目标神经纤维的电导率。

所述的目标脑神经纤维，是单一脑神经纤维或者多束脑神经纤维。

所述的线圈，是单一线圈或者多个线圈的神经纤维的矢量磁刺激，当是多个线圈刺激时，多个线圈同时针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激。

所述的刺激，是指同步、顺序或者随机的脑神经纤维矢量磁刺激；

同步是指多个线圈同时针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激；

顺序是指多个线圈按一定顺序针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束并按一定的线圈顺序进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激；

随机是指多个线圈随机针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束随机进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激。

本发明的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，具有的优点和积极效果：

1.提高神经刺激的空间分辨率。本发明采用了基于神经纤维走向的刺激方式对于刺激效果更加准确且具有方向性，使用者可以根据实验要求，定位目标刺激神经，通过线圈与神经位置匹配，达到可预期的刺激效果。并且这样的刺激效果，可以实现对于神经层面的脑区关联性的研究。

2.设计还可以估算基于线圈与神经纤维位置关系的感应电场矢量及感应电流矢量，使用者根据线圈与大脑刺激区域的位置关系，计算出基于目标神经纤维走向的感应电场矢量和感应电流矢量。

附图说明

图1是本发明基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法流程示意图；

图2是本发明的神经纤维拟合示意图；

图3是本发明的神经纤维目标刺激点与线圈中心点匹配示意图；

图4是本发明的神经纤维目标刺激方向与线圈产生的磁场最强的方向夹角示意图；

图5是本发明的线圈放电电路示意图；

图6是基于目标脑神经纤维走向的感应电场与感应电流生成示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法做出详细说明。

如图1所示，本发明的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，包括如下步骤：

1)确定目标脑神经纤维的刺激方向；

所述的脑神经纤维的刺激方向，首先获取人脑扩散张量成像(diffusion tensorimaging,DTI)数据，根据纤维示踪技术，得到目标神经纤维；在目标神经纤维上提取一定数量的空间体素点，并对所述的空间体素点进行线性拟合，得到初次拟合矢量方向；逐次增加相同数量的像素点再次进行拟合，每拟合一次都要计算拟合后的矢量方向与初始拟合矢量方向之间的夹角，当夹角角度大于设定值时，拟合终止，取终止前一次的矢量方向作为最佳拟合方向，确定为目标神经纤维的刺激方向。

所述的目标神经纤维，是指扫描受试者大脑的磁共振-扩散张量图像，在目标脑神经纤维束附近选取一个目标点作为种子点，利用纤维示踪技术(包括：基于向量场法、“解扩散方程”法和“随机走”法)得到目标脑神经纤维的三维图像。

所述的线性拟合，是首先在目标神经纤维上确定目标刺激点P(附图2所示)，并以目标刺激点为起点，沿目标神经纤维，以大脑皮层后联合(Posterior Commissure)至前联合(AnteriorCommissure)方向或者前联合至后联合方向，取若干空间体素点，并对由空间体素点组成的纤维采用空间求回归直线法进行线性拟合，得到初始拟合矢量。拟合具体方法如下：

设提取的空间体素点的坐标数据集a₁(x₁,y₁,z₁),a₂(x₂,y₂,z₂)…a_n(x_n,y_n,z_n)，设拟合矢量方程为z＝Ax+By+C，设定每个空间体素点的z轴坐标到拟合矢量的z轴坐标之间距离为d，则有

d₁＝z₁-C-Ax₁-By₁……d_n＝z_n-C-Ax_n-By_n。当取最小值时，为最佳拟合矢量。即：

$\begin{array}{c}\frac{\∂d}{\∂A}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(x_i(2{\mathrm{Ax}}_i-z_i+C+B{y}_i)=0\\ \frac{\∂d}{\∂B}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(y}_i(2{\mathrm{Ax}}_i-z_i+C+A{x}_i)=0\\ \frac{\∂d}{\∂C}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{Ax}}_i+B{y}_i-z_i)=0\end{array}---\left(1\right)$

根据式(1)，可以得到参数A、B和C，最终确定拟合矢量方程z＝Ax+By+C。

所述的计算拟合后的矢量方向与初次拟合矢量方向之间的夹角，是指首先在笛卡尔坐标系下的图像中，分别提取两个矢量上任意一点坐标及目标刺激点坐标，然后依据坐标点分别计算出两个矢量的单位矢量，最后计算单位矢量夹角作为两个矢量的夹角；(附图2所示)。

两条拟合矢量之间夹角的计算方法如下：

在两条拟合矢量和上，各提取任意一点坐标(x_A1 y_A1 z_A1)和(x_A2 y_A2 z_A2)和目标刺激点P坐标(x_P y_P z_P),求两条拟合矢量的单位矢量：

为的单位矢量，向量坐标(x_T y_T z_T)为：

$\begin{array}{c}{x}_T=(x_{A1}-x_P)/\sqrt{{(x_{A1}-x_P)}^2+{(y_{A1}-y_P)}^2+{(z_{A1}-z_P)}^2}\\ y_T=(y_{A1}-y_P)/\sqrt{{(x_{A1}-x_P)}^2+{(y_{A1}-y_P)}^2+{(z_{A1}-z_P)}^2}\\ z_T=(z_{A1}-z_P)/\sqrt{{(x_{A1}-x_P)}^2+{(y_{A1}-y_P)}^2+{(z_{A1}-z_P)}^2)}\end{array}---\left(2\right)$

为的单位矢量，向量坐标(x_R y_R z_R)为：

$\begin{array}{c}{x}_R=(x_{A2}-x_P)/\sqrt{{(x_{A2}-x_P)}^2+{(y_{A2}-y_P)}^2+{(z_{A2}-z_P)}^2}\\ y_R=(y_{A2}-y_P)/\sqrt{{(x_{A2}-x_P)}^2+{(y_{A2}-y_P)}^2+{(z_{A2}-z_P)}^2}\\ z_R=(z_{A2}-z_P)/\sqrt{{(x_{A2}-x_P)}^2+{(y_{A2}-y_P)}^2+{(z_{A2}-z_P)}^2)}\end{array}---\left(3\right)$

求单位向量与的夹角为：

$\mathrm{ac}\cos <\stackrel{\&RightArrow;}{T},\stackrel{\&RightArrow;}{R}>=\mathrm{ac}\left(\frac{\stackrel{\&RightArrow;}{T}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{R}}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{T}\right|\&CenterDot;\left|\stackrel{\&RightArrow;}{R}\right|}\right)=\mathrm{ac}\left(\frac{x_T{x}_R+y_T{y}_R+z_T{z}_R}{\sqrt{x_T^2+y_T^2+z_T^2}\sqrt{x_R^2+y_R^2+z_R^2}}\right)---\left(4\right)$

所述的最佳拟合方向，例如：(附图2所示)目标刺激点为P，夹角阈值为5°，提取20个像素点进行拟合，结果作为矢量第二次再提取20个像素点(总共40个像素点)进行拟合，结果作为矢量且与夹角θ(1)<5°，第三次再提取20个像素点(总共60个像素点)进行拟合，结果作为矢量且与夹角θ(2)<5°第四次提取20个像素点(总共80个像素点)进行拟合，结果作为矢量且与夹角θ(3)>5°,则选取作为最终的拟合矢量，其方向为最终拟合方向。

2)将线圈产生的刺激最强的点与目标刺激点进行位置叠加，同时将线圈产生的磁场最强的方向与目标刺激方向相重合；包括：

(1)线圈采用八字线圈，使用三维定位导航技术对线圈形状和人脑轮廓进行定位，使用笛卡尔坐标系统一线圈轮廓及人脑头皮、目标脑神经纤维上各点坐标；

(2)在笛卡尔坐标系下的目标脑神经纤维上各个空间体素坐标数据集a₁(x₁,y₁,z₁),a₂(x₂,y₂,z₂)…a_n(x_n,y_n,z_n)中，选定目标刺激点坐标a₁(x₁,y₁,z₁)，计算得到目标刺激点投影到人脑头皮上点的坐标a'₁(x'₁,y'₁,z'₁)，并将线圈产生磁场最强的点与a'₁进行位置叠加，确保目标刺激点的刺激磁场最强，所述最强的点是八字线圈中心位置点(附图3所示)；

所述的目标刺激点投影到人脑头皮上点的坐标a'₁(x'₁,y'₁,z'₁)的选取方法为：

根据头皮定位结果，可以得到头皮上各点的坐标a'₁(x'₁,y'₁,z'₁),a'₂(x'₂,y'₂,z'₂)…a'_n(x'_n,y'_n,z'_n)。计算目标刺激点a₁(x₁,y₁,z₁)到头皮各点距离，即：

$d_i=\sqrt{{({x_i}^{\&prime;}-x_1)}^2+{({y_i}^{\&prime;}-y_1)}^2+{({z_i}^{\&prime;}-z_1)}^2}(i\&Element;1~n)---\left(5\right)$

距离最短的点作为目标刺激点在头皮上的投影点a'₁(x'₁,y'₁,z'₁)；

(3)做基于八字线圈平面的三个正交方向x、y、z(附图4所示)，根据线圈形状及电磁感应原理，线圈y方向产生的磁场最强，将线圈y方向与目标脑神经纤维的刺激方向相重合，确保线圈沿目标刺激方向进行刺激。

所述的将线圈y方向与目标脑神经纤维的刺激方向相重合，包括：

基于八字线圈平面的三个正交方向x、y、z(附图4所示)存在三个正交面xy、yz、xz，设A为目标神经纤维的刺激方向，A到正交面xy的投影为到正交面yz的投影为到正交面xz的投影为将线圈y方向与A之间的夹角用γ表示，线圈y方向与之间的夹角用α表示，线圈y方向与的夹角用β表示，线圈y方向与的夹角用θ表示；

线圈绕x轴方向的转动，调整夹角β的角度；线圈绕y轴方向的转动，调整夹角θ的角度；线圈绕z轴方向的转动，调整夹角α的角度，通过线圈的调整，将其中任意两个夹角的角度调整为0°，然后再调节第三个夹角的角度，来调节线圈y方向与A之间的夹角γ，此时第三个夹角的角度与夹角γ的角度一一对应，当夹角γ角度为0°时，线圈y方向与A方向相同。

3)分别计算基于目标神经纤维走向的脑神经纤维各空间体素点感应电场矢量，以及感应电流矢量。包括：

(1)在确保步骤2)中的第(2)步和第(3)步实现的条件下，提取目标神经纤维上各空间体素坐标a₁(x₁,y₁,z₁),a₂(x₂,y₂,z₂)…a_n(x_n,y_n,z_n)，设线圈周长为m，则提取线圈单位长度矢量的坐标d₁(x_d1,y_d1,z_d1),d₂(x_d2,y_d2,z_d2)…d_m(x_dm,y_dm,z_dm)，计算目标神经纤维任一个空间体素点到线圈单位长度矢量的距离，即：

$r=\sqrt{{(x_i-x_{\mathrm{dj}})}^2+{(y_i-y_{\mathrm{di}})}^2+{(z_i-z_{\mathrm{dj}})}^2},i\&Element;1~n,\mathrm{dj}\&Element;d1~\mathrm{dm}---\left(6\right)$

(2)(附图5所示)将放电电路相关参数电阻R、线圈电感L、充电电容容值C、充电电压U代入RLC电路的放电电流公式，即：

$I=\mathrm{CU}{\mathrm{\&omega;}}_2{e}^{-{\mathrm{\&omega;}}_{1}t}[{\left[\frac{{\mathrm{\&omega;}}_1}{{\mathrm{\&omega;}}_2}\right]}^2+1]\sin \left({\mathrm{\&omega;}}_{2}t\right)---\left(7\right)$

计算得到电流变化率最大值其中， ${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{R}{2L},{\mathrm{\&omega;}}_2=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{LC}}-\frac{R^2}{4L}};$

(3)将和距离r代入感应电场值公式，即：

计算得出基于目标刺激方向的目标脑神经纤维上各个空间体素的感应电场矢量；

其中，为线圈电流变化率最大值，为线圈上的一个单位长度，μ₀为真空磁导率，r为目标神经纤维任一个空间体素点到线圈单位长度矢量上的距离，L为线圈周长；

(4)根据扩散张量成像原理可知，目标神经纤维上各空间体素点都存在三个方向正交的扩散张量分量x、y、z(附图6所示)，且其中一个方向的分量幅值最大，设为x方向，所述x方向与目标神经纤维走向一致，基于目标脑神经纤维走向的各空间体素点感应电场矢量是在x方向分量上的投影(图6所示)；

(5)将投影代入感应电流公式计算得出基于目标脑神经纤维走向的各空间体素点感应电流矢量；

其中，σ为目标神经纤维的电导率；

在本发明的一种基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法中：

所述的目标脑神经纤维，可以是单一脑神经纤维或者多束脑神经纤维；即在提取目标脑神经纤维的空间体素提取过程中，提取一束或者多束(相互存在交叉或者不存在交叉)的脑神经纤维束，进行基于神经纤维走向的矢量磁刺激。

所述的线圈，是单一线圈或者多个线圈的神经纤维的矢量磁刺激，当是多个线圈刺激时，多个线圈同时针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激。

所述的刺激，是指同步、顺序或者随机的脑神经纤维矢量磁刺激；其中：

同步是指多个线圈同时针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激；

顺序是指多个线圈按一定顺序针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束并按一定的线圈顺序进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激；

随机是指多个线圈随机针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束随机进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激。

Claims (10)

1.一种基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定目标脑神经纤维的刺激方向；

2)将线圈产生的刺激最强的点与目标刺激点进行位置叠加，同时将线圈产生的磁场最强的方向与目标刺激方向相重合；

3)分别计算基于目标神经纤维走向的脑神经纤维各空间体素点感应电场矢量，以及感应电流矢量。

2.根据权利要求1所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，步骤1)所述的脑神经纤维的刺激方向，首先获取人脑扩散张量成像数据，根据纤维示踪技术，得到目标神经纤维；在目标神经纤维上提取一定数量的空间体素点，并对所述的空间体素点进行线性拟合，得到初次拟合矢量方向；逐次增加相同数量的像素点再次进行拟合，每拟合一次都要计算拟合后的矢量方向与初始拟合矢量方向之间的夹角，当夹角角度大于设定值时，拟合终止，取终止前一次的矢量方向作为最佳拟合方向，确定为目标神经纤维的刺激方向。

3.根据权利要求2所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，所述的线性拟合，是首先在目标神经纤维上确定目标刺激点，并以目标刺激点为起点，沿目标神经纤维，以大脑皮层后联合至前联合方向或者前联合至后联合方向，取若干空间体素点，并对由空间体素点组成的纤维采用空间求回归直线法进行线性拟合，得到拟合方向。

4.根据权利要求2所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，所述的计算拟合后的矢量方向与初次拟合矢量方向之间的夹角，是指首先在笛卡尔坐标系下的图像中，分别提取两个矢量上任意一点坐标及目标刺激点坐标，然后依据坐标点分别计算出两个矢量的单位矢量，最后计算单位矢量夹角作为两个矢量的夹角。

5.根据权利要求1所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，步骤2)包括：

(1)线圈采用八字线圈，使用三维定位导航技术对线圈形状和人脑轮廓进行定位，使用笛卡尔坐标系统一线圈轮廓及人脑头皮、目标脑神经纤维上各点坐标；

(2)在笛卡尔坐标系下的目标脑神经纤维上各个空间体素坐标数据集中，选定目标刺激点坐标a₁(x₁,y₁,z₁)，计算得到目标刺激点投影到人脑头皮上点的坐标a'₁(x'₁,y'₁,z'₁)，并将线圈产生磁场最强的点与a'₁进行位置叠加，确保目标刺激点的刺激磁场最强，所述最强的点是八字线圈中心位置点；

(3)做基于八字线圈平面的三个正交方向x、y、z，根据线圈形状及电磁感应原理，线圈y方向产生的磁场最强，将线圈y方向与目标脑神经纤维的刺激方向相重合，确保线圈沿目标刺激方向进行刺激。

6.根据权利要求5所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，步骤(3)所述的将线圈y方向与目标脑神经纤维的刺激方向相重合，包括：

基于八字线圈平面的三个正交方向x、y、z存在三个正交面xy、yz、xz，设A为目标神经纤维的刺激方向，A到正交面xy的投影为到正交面yz的投影为到正交面xz的投影为将线圈y方向与A之间的夹角用γ表示，线圈y方向与之间的夹角用α表示，线圈y方向与的夹角用β表示，线圈y方向与的夹角用θ表示；

线圈绕x轴方向的转动，调整夹角β的角度；线圈绕y轴方向的转动，调整夹角θ的角度；线圈绕z轴方向的转动，调整夹角α的角度，通过线圈的调整，将其中任意两个夹角的角度调整为0°，然后再调节第三个夹角的角度，来调节线圈y方向与A之间的夹角γ，此时第三个夹角的角度与夹角γ的角度一一对应，当夹角γ角度为0°时，线圈y方向与A方向相同。

7.根据权利要求1所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，步骤3)包括：

(1)在确保步骤2)中的第(2)步和第(3)步实现的条件下，提取目标神经纤维上各空间体素坐标a₁(x₁,y₁,z₁),a₂(x₂,y₂,z₂)…a_n(x_n,y_n,z_n)，设线圈周长为m，则提取线圈单位长度矢量的坐标d₁(x_d1,y_d1,z_d1),d₂(x_d2,y_d2,z_d2)…d_m(x_dm,y_dm,z_dm)，计算目标神经纤维任一个空间体素点到线圈单位长度矢量的距离r为 $\sqrt{{(x_i-x_{\mathrm{dj}})}^2+{(y_i-y_{\mathrm{dj}})}^2+{(z_i-z_{\mathrm{dj}})}^2}$ i∈1～n,dj∈d1～dm；

(2)将放电电路相关参数电阻R、线圈电感L、充电电容容值C、充电电压U代入RLC电路的放电电流公式：计算得到电流变化率最大值

其中， ${\mathrm{\&omega;}}_1=\frac{R}{2L},$ ${\mathrm{\&omega;}}_2=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{LC}}-\frac{R^2}{4L}};$

(3)将和距离r代入感应电场值公式计算得出基于目标刺激方向的目标脑神经纤维上各个空间体素的感应电场矢量；

其中，为线圈电流变化率最大值，为线圈上的一个单位长度，μ₀为真空磁导率，r为目标神经纤维任一个空间体素点到线圈单位长度矢量上的距离，L为线圈周长；

(4)根据扩散张量成像原理可知，目标神经纤维上各空间体素点都存在三个方向正交的扩散张量分量x、y、z，且其中一个方向的分量幅值最大，设为x方向，所述x方向与目标神经纤维走向一致，基于目标脑神经纤维走向的各空间体素点感应电场矢量是在x方向分量上的投影

(5)将投影代入感应电流公式计算得出基于目标脑神经纤维走向的各空间体素点感应电流矢量；

其中，σ为目标神经纤维的电导率。

8.根据权利要求1所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，所述的目标脑神经纤维，是单一脑神经纤维或者多束脑神经纤维。

9.根据权利要求1所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，所述的线圈，是单一线圈或者多个线圈的神经纤维的矢量磁刺激，当是多个线圈刺激时，多个线圈同时针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激。

10.根据权利要求1所述的基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激方法，其特征在于，所述的刺激，是指同步、顺序或者随机的脑神经纤维矢量磁刺激；

同步是指多个线圈同时针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激；

顺序是指多个线圈按一定顺序针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束并按一定的线圈顺序进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激；

随机是指多个线圈随机针对一束脑神经纤维束进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激，或者是每个线圈对应一束脑神经纤维束随机进行基于神经纤维走向的矢量经颅磁刺激。