CN114176776A - 一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统 - Google Patents

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CN114176776A CN202111538793.9A CN202111538793A CN114176776A CN 114176776 A CN114176776 A CN 114176776A CN 202111538793 A CN202111538793 A CN 202111538793A CN 114176776 A CN114176776 A CN 114176776A
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殷涛
刘志朋
王欣
李颖
靳静娜
张顺起
马任
周晓青
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Abstract

本发明实施例公开了一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统，包括第一磁刺激线圈、第二磁刺激线圈、双目相机以及处理器，第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈在双目相机的相机视野内，其中处理器，用于：根据确定的第一靶点相机方位和第一磁场发射相机方位确定第一磁场定位误差，根据确定的第二靶点相机方位和第二磁场发射相机方位确定第二磁场定位误差；基于第一磁场定位误差和第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激第一目标靶点，且第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激第二目标靶点，实现了双线圈的同步导航定位，提高定位同步性。

Description

一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统
技术领域
本发明实施例涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统。
背景技术
经颅磁刺激通过刺激线圈产生脉冲磁场，进而在大脑皮层产生感应电场以调控皮层的兴奋性。使用两个线圈可以同步调控两个不同脑区的兴奋性，但是目前普遍采用两套单线圈导航定位仪器辅助线圈定位，但采用两套单线圈导航定位仪器进行定位的成本较高，操作复杂，同步性较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统，以实现双线圈的同步导航定位，提高定位同步性。
本发明实施例提供了一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统，包括第一磁刺激线圈、第二磁刺激线圈、双目相机以及处理器，所述第一磁刺激线圈和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机视野内，其中处理器，用于：
确定导航定位的三维结构模型影像中的第一目标靶点和第二目标靶点，以及确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，所述第一靶点相机方位和所述第二靶点相机方位分别包括至少三个相互正交的矢量；
确定所述第一磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第一磁场发射相机方位和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第二磁场发射相机方位；
根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差；
基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点。
可选的，在上述方案的基础上，所述第一磁刺激线圈上设置有第一线圈定位器，所述第二磁刺激线圈上设置有第二线圈定位器，所述确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，包括：
获取所述第一线圈定位器的第一线圈定位方位，根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位；
获取所述第二线圈定位器的第二线圈定位方位，根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位。
可选的，在上述方案的基础上，所述根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位，包括：
基于所述第一线圈定位器和所述第一磁刺激线圈的方位变换关系，根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位。
可选的，在上述方案的基础上，所述根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位，包括：
基于所述第二线圈定位器和所述第二磁刺激线圈的方位变换关系，根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位。
可选的，在上述方案的基础上，所述第一磁场发射相机方位包括第一磁场发射相机位置和第一磁场发射相机方向，所述第一靶点相机方位包括第一靶点相机位置和第一靶点相机方向，所述根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，包括：
根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场位置误差；
根据所述第一磁场发射相机方向和所述第一靶点相机方向确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场方向误差；
将所述第一磁场位置误差和所述第一磁场方向误差作为所述第一磁场定位误差。
可选的，在上述方案的基础上，所述根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场位置误差，包括：
将所述第一磁场发射相机位置和第一直线之间的距离作为第一磁场第一位置误差，其中，所述第一直线由所述第一靶点相机位置和所述第一靶点相机方向中的第一靶点第一矢量构成；
将所述第一靶点相机位置和第二直线之间的距离作为第一磁场第二位置误差，其中，所述第二直线由所述第一磁场发射相机位置和所述第一磁场发射相机方向中的第一磁场第一矢量构成；
将所述第一磁场第一位置误差和所述第一磁场第二位置误差作为所述第一磁场位置误差。
可选的，在上述方案的基础上，所述根据所述第一磁场发射相机方向和所述第一靶点相机方向确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场方向误差，包括：
将所述第一磁场发射相机方向中的第一磁场第二矢量和所述第一靶点相机方向中的第一靶点第二矢量之间的夹角作为所述第一磁场方向误差，其中，所述第一磁场第一矢量和所述第一磁场第二矢量正交，所述第一靶点第一矢量和所述第一靶点第二矢量正交。
可选的，在上述方案的基础上，所述第二磁场发射相机方位包括第二磁场发射相机位置和第二磁场发射相机方向，所述第二靶点相机方位包括第二靶点相机位置和第二靶点相机方向，所述根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差，包括：
根据所述第二磁场发射相机方位和所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场位置误差；
根据所述第二磁场发射相机方向和所述第二靶点相机方向确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场方向误差；
将所述第二磁场位置误差和所述第二磁场方向误差作为所述第二磁场定位误差。
可选的，在上述方案的基础上，所述根据所述第二磁场发射相机方位和所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场位置误差，包括：
将所述第二磁场发射相机位置和第三直线之间的距离作为第二磁场第一位置误差，其中，所述第三直线由所述第二靶点相机位置和所述第二靶点相机方向中的第二靶点第一矢量构成；
将所述第二靶点相机位置和第四直线之间的距离作为第二磁场第二位置误差，其中，所述第四直线由所述第二磁场发射相机位置和所述第二磁场发射相机方向中的第二磁场第一矢量构成；
将所述第二磁场第一位置误差和所述第二磁场第二位置误差作为所述第一磁场位置误差。
可选的，在上述方案的基础上，所述根据所述第二磁场发射相机方向和所述第二靶点相机方向确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场方向误差，包括：
将所述第二磁场发射相机方向中的第二磁场第二矢量和所述第二靶点相机方向中的第二靶点第二矢量之间的夹角作为所述第二磁场方向误差，其中，所述第二磁场第一矢量和所述第二磁场第二矢量正交，所述第二靶点第一矢量和所述第二靶点第二矢量正交。
可选的，在上述方案的基础上，所述基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点，包括：
当所述第一磁场定位误差小于第一磁场定位阈值，且所述第二磁场定位误差小于第二磁场定位阈值时，确定所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点。
本发明实施例提供的用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统包括第一磁刺激线圈、第二磁刺激线圈、双目相机以及处理器，所述第一磁刺激线圈和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机视野内，其中处理器，用于：确定导航定位的三维结构模型影像中的第一目标靶点和第二目标靶点，以及确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，所述第一靶点相机方位和所述第二靶点相机方位分别包括至少三个相互正交的矢量；确定所述第一磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第一磁场发射相机方位和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第二磁场发射相机方位；根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差；基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点，实现了双线圈的同步导航定位，提高定位同步性。
附图说明
图1是本发明实施例一所提供的一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二所提供的一种神经导航定位仪的结构示意图；
图3是本发明实施例二所提供的一种三维正交靶点的设置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一所提供的一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统的结构示意图。本实施例可适用于进行刺激定位时的情形，尤其适用于对脑部深部至少两个位置进行刺激定位时的情形。如图1所示，用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统包括第一磁刺激线圈10、第二磁刺激线圈20、双目相机30以及处理器，所述第一磁刺激线圈10和所述第二磁刺激线圈20在所述双目相机30的相机视野内，其中处理器，用于：
确定导航定位的三维结构模型影像中的第一目标靶点和第二目标靶点，以及确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，所述第一靶点相机方位和所述第二靶点相机方位分别包括至少三个相互正交的矢量；
确定所述第一磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第一磁场发射相机方位和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第二磁场发射相机方位；
根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差；
基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点。
针对现有技术中使用两个线圈同步调控两个不同脑区兴奋性时，采用两套单线圈导航定位仪器辅助线圈定位，成本较高，操作复杂，同步性较差的技术问题。本实施例提供了一种使用第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈同步分别刺激第一目标靶点和第二目标靶点的方案，降低了成本，提高了调控时的便利性和同步性。
整体来说，通过第一磁刺激线圈产生第一磁场刺激第一目标靶点，通过第二磁刺激线圈生成第二磁场刺激第二目标靶点，通过控制第一磁场定位误差和第二磁场定位误差保证第一磁刺激线圈能够精准刺激第一目标靶点，且第二磁刺激线圈能够精准刺激第二目标靶点。
在本实施例中，可以由操作人员手动调整第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈的位置，通过双目相机传感器实时定位第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈的位置，基于定位的位置计算第一磁刺激线圈的定位误差以及第二磁刺激线圈的定位误差，以使第一磁刺激线圈能够精准刺激第一目标靶点，且第二磁刺激线圈能够精准刺激第二目标靶点。可以理解的是，定位误差需要根据预先设置的标准参数计算，即基于预先设置的目标靶点以及目标靶点的方位计算。
第一目标靶点和第二目标靶点基于导航定位的三维结构模型影像设置。其中，三维结构模型影像可以基于受试者的头部结构影像构建。可选的，通过扫描设备(如电子计算机断层扫描设备、磁共振成像设备等)采集受试者的头部结构影像，将采集的头部结构影像进行处理后重建得到三维结构模型影像。一个实施例中，通过电子计算机断层扫描设备采集受试者的CT图像，或通过磁共振成像设备采集受试者的磁共振图像，将采集的图像经过图像分割、平滑等处理后，三维重建获取大脑和头皮的三维结构模型影像。其中，三维重建方式可以参照现有技术中的三维重建方式，在此不做限制。得到三维结构模型影像后，选取三维结构模型影像中的点作为目标靶点。可以通过操作者在显示的三维结构模型影像中选取点作为目标靶点，并确定目标靶点的方向。
在本实施例中，为了使得保证磁场能够精准刺激目标靶点，需要设置三维正交靶点。即目标靶点的方向包括3个空间中正交的矢量。具体的，第一目标靶点和第二目标靶点的方向均包括3个正交的矢量。可以在软件中，通过切割影像按钮延x、y、z三个方向切割皮肤或大脑的三维模型，之后右击模型表面生成矩阵正交刺激靶点。通过设置矩阵中心坐标(以影像坐标中心为原点)移动靶点位置至操作者希望的位置。操作者可以通过90度调整按钮以90度为单位调整靶点的方位。操作者可以通过矩阵角度调整滑块以1度为单位调整靶点的方位。以第一目标靶点为例，第一目标靶点的三个正交矢量中，第一矢量主要用于定位第一磁刺激线圈的聚焦点，第二矢量主要用于定位刺激线圈的聚焦点。操作者点击新建按钮则将目标靶点保存至靶点列表，操作者点击删除按钮则删除目标靶点，操作者点击执行按钮则将三维正交靶点的空间位置(坐标)和方位(矢量三维坐标)存储至文本文件中。
确定第一目标靶点的第一靶点相机方位和第二目标靶点的第二靶点相机方位后，实时获取第一磁刺激线圈的第一磁场发射相机方位和第二磁刺激线圈的第二磁场发射相机方位，通过第一靶点相机方位和第一磁场发射相机方位计算第一磁场定位误差，通过第二靶点相机方位和第二磁场发射相机方位计算第二磁场定位误差，当第一磁场定位误差和第二磁场定位误差均在设定范围内时，确定第一磁场能够精准刺激第一目标靶点，且第二磁场能够精准刺激第二目标靶点。
本发明实施例提供的用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统包括第一磁刺激线圈、第二磁刺激线圈、双目相机以及处理器，处理器，用于确定导航定位的三维结构模型影像中的第一目标靶点和第二目标靶点，以及确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，所述第一靶点相机方位和所述第二靶点相机方位分别包括至少三个相互正交的矢量；确定所述第一磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第一磁场发射相机方位和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第二磁场发射相机方位；根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差；基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点，实现了双线圈的同步导航定位，提高定位同步性。
一个实施方式中，第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈的定位可以通过定位器实现。可选的，所述第一磁刺激线圈上设置有第一线圈定位器，所述第二磁刺激线圈上设置有第二线圈定位器，所述确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，包括：获取所述第一线圈定位器的第一线圈定位方位，根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位；获取所述第二线圈定位器的第二线圈定位方位，根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位。
其中，第一线圈定位器可以设置在第一磁刺激线圈的任意位置，第二线圈定位器同样可以设置在第二磁刺激线圈的任意位置。一般来说，第一磁刺激线圈发射的第一磁场方位可以基于第一磁刺激线圈的中心位置确定，第二磁刺激线圈发射的第二磁场方位可以基于第二磁刺激线圈的中心位置确定。因此，在计算第一磁场定位误差时，通常根据第一磁刺激线圈的中心位置计算，同样在计算第二磁场定位误差时，通过第二磁刺激线圈的中心位置计算。因此，第一线圈定位器可以设置在第一磁刺激线圈的中心位置，可以直接将相机坐标下的第一磁场定位方位作为第一磁场发射相机方位。第二线圈定位器可以设置在第二磁刺激线圈的中心位置，可以直接将相机坐标下的线圈定位方位作为第二磁场发射相机方位。
但是可能由于磁刺激线圈的结构特点，无法将定位器设置在磁刺激线圈的中心位置，则需要对第一磁刺激线圈和第一磁场定位进行位置配准，以及对第二磁刺激线圈和第二线圈定位器进行位置配准，得到第一线圈定位器和所述第一磁刺激线圈的方位变换关系，以及所述第二线圈定位器和所述第二磁刺激线圈的方位变换关系。在得到相机坐标下的第一线圈定位方位以及相机坐标下的第二线圈定位方位后，根据预先得到的方位变换关系确定第一磁场发射相机方位和第二磁场发射相机方位。
一般来说，磁刺激线圈将磁场聚焦于线圈下方，而为了方便跟踪线圈定位架固定于磁刺激线圈上方。当第一线圈定位器未设置在第一磁刺激线圈的中心位置时，需要对第一线圈定位方位进行坐标变换得到第一磁场发射相机方位。可选的，所述根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位，包括：基于所述第一线圈定位器和所述第一磁刺激线圈的方位变换关系，根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位。假设第一线圈定位器和第一磁刺激线圈之间的位置变换矩阵为A1，即V1h＝A1*V1d，V1h为第一磁刺激线圈中心位置坐标，V1d为第一线圈定位器位置坐标。则可以将第一线圈定位方位与A的乘积作为第一磁场发射相机方位。
上述过程中，第一线圈定位器和第一磁刺激线圈之间的位置变化矩阵可以预先通过标定确定。可选的，校准过程可以为：将校准板上标定坐标的铜柱与线圈下部的标记点一一对应，之后操作者触发校准操作，通过双目相机采集线圈校准板和线圈定位架的空间位置，计算二者之间的相对位置完成空间校准。
同样的，当当第二线圈定位器未设置在第二磁刺激线圈的中心位置时，需要对第二线圈定位方位进行坐标变换得到第二磁场发射相机方位。可选的，所述根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位，包括：基于所述第二线圈定位器和所述第二磁刺激线圈的方位变换关系，根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位。假设第二线圈定位器和第二磁刺激线圈之间的位置变换矩阵为A2，即V2h＝A2*V2d，V2h为第二磁刺激线圈中心位置坐标，V2d为第二线圈定位器位置坐标。则可以将第二线圈定位方位与A的乘积作为第二磁场发射相机方位。
上述过程中，所述第二线圈定位器和所述第二磁刺激线圈之间的位置变化矩阵可以预先通过标定确定。可以使用线圈校准板完成线圈校准。具体的，将校准板上标定坐标的铜柱与线圈下部的标记点一一对应，之后操作者触发校准操作，通过双目相机采集线圈校准板和线圈定位架的空间位置，计算二者之间的相对位置完成空间校准。
确定第一磁场发射相机方位以及第二磁场发射相机方位后，计算第一磁场定位误差和第二磁场定位误差，基于第一磁场定位误差和第二磁场定位误差判断第一磁场和第二磁场是否准确刺激第一目标靶点和第二目标靶点。
一种实施方式中，所述第一磁场发射相机方位包括第一磁场发射相机位置和第一磁场发射相机方向，所述第一靶点相机方位包括第一靶点相机位置和第一靶点相机方向，所述根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，包括：根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场位置误差；根据所述第一磁场发射相机方向和所述第一靶点相机方向确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场方向误差；将所述第一磁场位置误差和所述第一磁场方向误差作为所述第一磁场定位误差。可以理解的是，第一磁场的发射位置及方向都能够对第一磁场产生影响。为保证第一磁场定位误差的精准度，将第一磁场定位误差划分为第一磁场位置误差和第一磁场方向误差，分别计算位置上的定位误差和方向上的定位误差。其中，第一磁场位置误差表示第一磁刺激线圈的位置与标准位置之间的误差，第一磁场方向误差表示第一磁场发射方向与标准方向之间的误差。
进一步的，所述根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场位置误差，包括：将所述第一磁场发射相机位置和第一直线之间的距离作为第一磁场第一位置误差，其中，所述第一直线由所述第一靶点相机位置和所述第一靶点相机方向中的第一靶点第一矢量构成；将所述第一靶点相机位置和第二直线之间的距离作为第一磁场第二位置误差，其中，所述第二直线由所述第一磁场发射相机位置和所述第一磁场发射相机方向中的第一磁场第一矢量构成；将所述第一磁场第一位置误差和所述第一磁场第二位置误差作为所述第一磁场位置误差。可选的，可以基于第一目标靶点的靶点相机方位确定第一直线，基于第一磁场发射相机方位确定第二直线，将第一磁场发射相机位置和第一直线之间的距离，以及靶点相机位置和第二直线之间的距离作为第一磁场位置误差。也就是说，第一磁场位置误差可以理解为第一磁场发射相机位置在第一直线上的位置偏差，以及目标靶点位置在第二直线上的位置偏差。
示例性的，假设第一磁场发射相机位置为C1c，第一目标靶点的第一靶点相机位置为C1targe，第一靶点第一矢量为σblue，第一磁场第一矢量为Z1c，其中，第一磁场第一矢量可以为第一磁刺激线圈(八字线圈)垂直于表面向下的矢量。则将通过第一靶点相机位置Ctarge，且方向为第一靶点第一矢量σblue的直线定义为第一直线，将通过第一磁场发射相机位置C1c，且方向为第一磁场第一矢量Z1c的直线定义为第二直线。将第一磁场发射相机位置C1c与第一直线之间的距离作为第一磁场位置误差，将第一靶点相机位置C1targe与第二直线之间的距离作为第二磁场位置误差。
在上述方案的基础上，所述根据所述第一磁场发射相机方向和所述第一靶点相机方向确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场方向误差，包括：将所述第一磁场发射相机方向中的第一磁场第二矢量和所述第一靶点相机方向中的第一靶点第二矢量之间的夹角作为所述第一磁场方向误差，其中，所述第一磁场第一矢量和所述第一磁场第二矢量正交，所述第一靶点第一矢量和所述第一靶点第二矢量正交。可选的，第一磁场方向误差可以以角度的形式表示。可以将第一磁场第二矢量和第一靶点第二矢量σred的夹角作为所述第一磁场方向误差。其中，第一磁场第二矢量可以理解为第一磁刺激线圈(八字线圈)延把柄向前的矢量，第一磁场第一矢量和第一磁场第二矢量正交，第一靶点第一矢量和第一靶点第二矢量正交。
第二磁场定位误差的计算方式与第一磁场定位误差的计算方式相同。同样的，所述第二磁场发射相机方位包括第二磁场发射相机位置和第二磁场发射相机方向，所述第二靶点相机方位包括第二靶点相机位置和第二靶点相机方向，所述根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差，包括：根据所述第二磁场发射相机方位和所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场位置误差；根据所述第二磁场发射相机方向和所述第二靶点相机方向确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场方向误差；将所述第二磁场位置误差和所述第二磁场方向误差作为所述第二磁场定位误差。同样的，第二磁刺激线圈的位置及方向都能够对其产生的第二磁场产生影响。为保证第二磁场定位误差的精准度，将第二磁场定位误差划分为第二磁场位置误差和第二磁场方向误差，分别计算位置上的定位误差和方向上的定位误差。其中，第二磁场位置误差表示第二磁刺激线圈的位置与标准位置之间的误差，第二磁场方向误差表示第二磁场发射方向与标准方向之间的误差。
进一步的，所述根据所述第二磁场发射相机方位和所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场位置误差，包括：将所述第二磁场发射相机位置和第三直线之间的距离作为第二磁场第一位置误差，其中，所述第三直线由所述第二靶点相机位置和所述第二靶点相机方向中的第二靶点第一矢量构成；将所述第二靶点相机位置和第四直线之间的距离作为第二磁场第二位置误差，其中，所述第四直线由所述第二磁场发射相机位置和所述第二磁场发射相机方向中的第二磁场第一矢量构成；将所述第二磁场第一位置误差和所述第二磁场第二位置误差作为所述第一磁场位置误差。也就是说，第二线圈位置误差可以为第二磁场发射相机位置在第三直线上的位置偏差，以及第二靶点相机位置在第四直线上的位置偏差。
示例性的，假设第二磁场发射相机位置为C2c，第二目标靶点的第二靶点相机位置为C2targe，第二靶点第二矢量为σblue，第二磁场第二矢量为Z2c，其中，第二磁场第二矢量可以为第二磁刺激线圈(八字线圈)垂直于表面向下的矢量。则将通过第二靶点相机位置Ctarge，且方向为第二靶点第二矢量σblue的直线定义为第二直线，将通过第二磁场发射相机位置C2c，且方向为第二磁场第二矢量Z2c的直线定义为第二直线。将第二磁场发射相机位置C2c与第二直线之间的距离作为第二磁场位置误差，将第二靶点相机位置C2targe与第二直线之间的距离作为第二磁场位置误差。
在上述方案的基础上，所述根据所述第二磁场发射相机方向和所述第二靶点相机方向确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场方向误差，包括：将所述第二磁场发射相机方向中的第二磁场第二矢量和所述第二靶点相机方向中的第二靶点第二矢量之间的夹角作为所述第二磁场方向误差，其中，所述第二磁场第一矢量和所述第二磁场第二矢量正交，所述第二靶点第一矢量和所述第二靶点第二矢量正交。可选的，第二磁场方向误差可以以角度的形式表示。可以将第二磁场第二矢量和第二靶点第二矢量σred的夹角作为所述第二磁场方向误差。其中，第二磁场第二矢量可以理解为第二磁刺激线圈(八字线圈)延把柄向前的矢量，第二磁场第二矢量和第二磁场第二矢量正交，第二靶点第二矢量和第二靶点第二矢量正交。
确定第一磁场定位误差和第二磁场定位误差后，基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位。一个实施例中，所述基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点，包括：当所述第一磁场定位误差小于第一磁场定位阈值，且所述第二磁场定位误差小于第二磁场定位阈值时，确定所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点。参照上述实施例，第一磁场定位误差包括第一磁场位置误差和第一磁场方向误差，第一磁场位置误差又具体包括第一磁场第一位置误差和第一磁场第二位置误差；第二磁场定位误差包括线圈位置误差和线圈方向误差，线圈位置误差又具体包括第二磁场第一位置误差和第二磁场第二位置误差误差。可以针对每个误差设置相应的阈值。
以第一磁场定位误差为例，可以分别设置第一磁场第一位置误差的第一磁场第一位置阈值、第一磁场第二位置误差的第一磁场第二位置阈值和第一磁场方向误差的第一磁场方向阈值，当第一磁场第一位置误差小于第一磁场第一位置阈值、第一磁场第二位置误差小于第一磁场第二位置阈值，且第一磁场方向误差小于第一磁场方向阈值时，判定第一磁场定位误差小于第一磁场定位阈值。其中，第一磁场第一位置阈值和第一磁场第二位置阈值可以为相同值，也可以为不同值。
以第二磁场定位误差为例，可以分别设置第二磁场第一位置误差的第二磁场第一位置阈值、第二磁场第二位置误差的第二磁场第二位置阈值和第二磁场方向误差的第二磁场方向阈值，当第二磁场第一位置误差小于第二磁场第一位置阈值、第二磁场第二位置误差小于第二磁场第二位置阈值，且第二磁场方向误差小于第二磁场方向阈值时，判定第二磁场定位误差小于第二磁场定位阈值。其中，第二磁场第一位置阈值和第二磁场第二位置阈值可以为相同值，也可以为不同值。
当第一磁场定位误差小于第一磁场定位阈值，且第二磁场定位误差小于线圈定位阈值时，判定第一磁刺激线圈发射的第一磁场能够精准刺激第一目标靶点，且第二磁刺激线圈发射的第二磁场能够精准刺激第二目标靶点。
在计算第一磁场定位误差和第二磁场定位误差的过程中，需要在同一坐标系下进行计算。也就是说，可以在双目相机的相机坐标系下计算，也可以在影像坐标系下计算。考虑到在进行定位的过程中，第一目标靶点和第二目标靶点是固定的，第一磁刺激线圈的位置以及第二磁刺激线圈的位置可能会发生变化，为简化计算量，优选的在双目相机坐标系下计算。使得仅需进行一次坐标变化就可以完成定位过程中的计算。
在双目相机坐标系下计算时，需要将目标靶点(包括第一目标靶点和第二目标靶点)的影像坐标转换为相机坐标系下的相机坐标。可以通过预先确定的配准坐标变换关系将目标靶点的靶点相机方位转换到相机坐标系下。
一个实施例中，可以通过两部配准法完成影像空间坐标系与相机坐标系的配准，获取影像坐标与头部定位跟踪架坐标(即相机坐标)之间的映射关系。可以使用绑带将头部定位跟踪架固定于受试者或病人头部。首先完成基于解剖学标记点的配准，操作者在显示的影像中点击需要参与配准的点，同时使用定位探针的针尖定位至受试者或病人头部相应位点，之后操作者采集双目相机的定位探针和头部定位跟踪架的空间位置，基于双目相机的定位探针位置和头部定位跟踪架的位置完成基于解剖学标记点的配准。之后操作者将定位探针定位至受试者或病人头皮表面，依次采集96个不同的位点，使用迭代就近点法ICP(Iterative Closest Point)完成第二部配准工作，得到影像空间坐标系与相机坐标系的坐标变换关系。即可根据影像空间坐标系与相机坐标系的坐标变换关系将目标靶点的靶点影像坐标转换为相机坐标系下的相机坐标，进行定位误差的计算。
实施例二
本实施例在上述方案的基础上，提供了一种优选实施例。本发明实施例提出了双线圈同步导航定位仪，可以在一个三维影像空间中同步监控两个磁刺激线圈的空间位置并且记录误差信息。显著降低了成本，提高了操作的便利性和同步性。。
本发明实施例提供了一种神经导航定位仪，具有影像处理、三维重建、注册配准、靶点设置、磁刺激线圈校准等功能，最后可以在影像空间中实时观察第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈的位置，并且实时计算二者距离其对应的目标靶点的定位误差，实现了磁场的同步刺激。
图2是本发明实施例二所提供的一种神经导航定位仪的结构示意图。如图2所示，神经导航定位仪包括第一磁刺激线圈1、第一磁刺激线圈定位跟踪架2、第二磁刺激线圈3、第二刺激线圈定位跟踪架4、线圈校准板5、头部定位跟踪架和绑带6、NDI双目视觉定位传感器7、系统主机8和定位探针9。
神经导航定位仪可以基于VS2019和VTK、ITK软件包开发，设置于系统主机中，主要功能包括影像处理、配准与校准、实时跟踪与误差计算等。
进行导航定位的步骤可以包括：
1、硬件准备
将第一磁刺激线圈定位跟踪架固定于第一磁刺激线圈上，通过第一磁刺激线圈定位跟踪架定位第一磁刺激线圈。将第二磁刺激线圈定位跟踪架固定于第二磁刺激线圈上，通过第二磁刺激线圈定位跟踪架定位第二磁刺激线圈。将第一磁刺激线圈定位跟踪架、第二磁刺激线圈定位跟踪架、第一线圈校准板、第二线圈校准板、头部定位跟踪架、定位探针放置于NDI双目相机视野内，观察系统是否可以同步跟踪这六个部件。
2、影像准备
采集受试者或病人CT/MRI等头部结构影像，将头部结构影像经过图像分割、平滑、三维重建获取大脑和头皮的三维(3D)结构模型影像。
3、使用鼠标在被试头皮三维模型上设置解剖学标记点。使用鼠标右击模型位置(一般为鼻尖、鼻根、耳廓、眼角等位置)，软件会在相应位置生成红色小球，点击新建按钮，则小球变为黄色，系统记录小球位置，点击删除则会删除当前选中的小球。点击执行按钮则会将添加的小球位置(在影像空间中的影像坐标)全部存储至txt文件中。
4、目标靶点设置
三维正交靶点设置包括3个空间中正交的矢量。图3是本发明实施例二所提供的一种三维正交靶点的设置示意图。如图3所示，设置目标靶点后，软件可以通过切割影像按钮延x、y、z三个方向切割皮肤或大脑的三维模型，之后右击模型表面生成矩阵正交刺激靶点。通过设置矩阵中心坐标(以影像坐标中心为原点)移动靶点位置至操作者希望的位置。操作者可以通过90度调整按钮以90度为单位调整靶点的方位，通过矩阵角度调整滑块以1度为单位调整靶点的方位。三个正交矢量中，第二矢量主要用于定位刺激线圈的聚焦点，第一矢量主要用于定位第一磁刺激线圈的聚焦点，第三箭头用于定位刺激第二磁场和第一磁场的方位使两个场保持正交状态。可以通过点击新建按钮则将靶点保存至靶点列表，点击删除按钮则删除靶点，操作者点击执行按钮则将三维正交靶点的空间位置(坐标)和方位(矢量三维坐标)存储至文本文件中。其中，目标靶点需要设置至少两个：第一目标靶点和第二目标靶点。
5、影像坐标和空间坐标配准
通过两部配准法完成系统的配准工作。注册配准主要为了获取影像坐标中心Ci与头部定位跟踪架坐标之间的映射关系。首先完成基于解剖学标记点的配准，点击需要参与配准的点，同时使用定位探针的针尖定位至受试者或病人头部相应位点，之后操作者点击采集按钮，NDI采集定位探针和头部定位跟踪架的空间位置，点击Landmark配准按钮，程序完成基于解剖学标记点的配准。之后操作者将定位探针定位至受试者或病人头皮表面，依次采集96个不同的位点，使用迭代就近点法ICP(Iterative Closest Point)完成第二部配准工作。完成注册配准后，NDI相机可以通过头部定位跟踪架实时监控步骤4所设置的三维正交靶点的空间位置和角度。
6、通过定位探针实时判断配准精度，使用定位探针的针尖划过受试者或病人头皮表面，计算探针的针尖到皮肤的距离判断配准精度；使用定位探针的针尖受试者或病人解剖学标记点位置，同时获取探针到解剖学标记点的距离判断配准精度。
7、线圈校准
磁刺激线圈将第二磁场聚焦于线圈下方，而为了方便跟踪线圈定位架固定于线圈上方，线圈校准为确定线圈聚焦点与线圈定位架的坐标关系。分别针对第一磁刺激线圈和第二磁刺激线圈，均可以使用线圈校准板完成线圈校准工作。具体的，将校准板上标定坐标的铜柱与线圈下部的标记点一一对应，之后操作者点击校准线圈按钮，NDI采集线圈校准板和线圈定位架的空间位置，计算二者之间的相对位置完成空间校准。完成线圈校准后，NDI相机可以通过线圈定位跟踪架实时监控线圈中心的空间位置和角度。
8、双线圈同步导航定位
在NDI相机的三维空间中实时监控大脑中的第一目标靶点、第二目标靶点、第一磁刺激线圈中心和第二磁刺激线圈中心的空间位置。
可以定义第一磁场发射相机位置为C1c，第一目标靶点的第一靶点相机位置为C1targe，第一靶点第一矢量为σblue，第一磁场第一矢量为Z1c，第二磁场发射相机位置为C2c，第二目标靶点的第二靶点相机位置为C2targe，第二靶点第二矢量为σblue，第二磁场第二矢量为Z2c。其中，第一磁场第一矢量可以为第一磁刺激线圈(八字线圈)垂直于表面向下的矢量，第二磁场第二矢量可以为第二磁刺激线圈(八字线圈)垂直于表面向下的矢量。
则可以通过E1pc1＝|C1cC1target×σblue|、E1pc2＝|C1cC1target×Z1c|计算定义第一磁场位置误差。具体的，通过第一磁刺激线圈中心点C1c到第一目标靶点中心C1target和第一目标靶点第三矢量σblue定义的直线之间的距离定义为第一磁场第一位置误差E1pc1，通过第一目标靶点中心到刺激线圈中心点C1c和第一磁场第一矢量Z1c定义的直线之间的距离定义为第一磁场第二位置误差E1pc2。将第一磁场第一位置误差和第第一磁场第二位置误差作为第一磁场位置误差。同理，可以通过E2pc2＝|C2cC2target×σblue|、E2pc2＝|C2cC2target×Z2c|计算定义第二磁场位置误差。具体的，通过第一磁刺激线圈中心点C2c到第一目标靶点中心C2target和第一目标靶点第三矢量σblue定义的直线之间的距离定义为第二磁场第一位置误差E2pc2，通过第一目标靶点中心到刺激线圈中心点C2c和第二磁场第一矢量Z2c定义的直线之间的距离定义为第二磁场第二位置误差E2pc2。将第二磁场第一位置误差和第第二磁场第二位置误差作为第二磁场位置误差。
可以通过
Figure BDA0003413312000000231
定义第一磁场方向误差。第一磁刺激线圈八字线圈延把柄向前的第一磁场第二矢量X1c和第一靶点第二矢量σred的夹角定义为第一磁场方向误差E1oc。同理，可以通过
Figure BDA0003413312000000232
定义第二磁场方向误差。第一磁刺激线圈八字线圈延把柄向前的第二磁场第二矢量X2c和第一靶点第二矢量σred的夹角定义为第二磁场方向误差E2oc。
本发明实施例计算的线圈定位误差、角度误差等信息，可以实时显示于现实界面。
通过步骤上述步骤，达到实时监控第一磁刺激线圈与第一目标靶点的位置关系，以及第二磁刺激线圈与第一目标靶点的位置关系的目的，当第一磁场的定位误差、角度误差，第二磁场定位误差、角度误差的误差为0时，可以第一磁刺激线圈产生的第一磁场精准刺激第一目标靶点，且第二磁刺激线圈产生的第二磁场精准刺激第二目标靶点，实现了双靶点的同步定位。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种用于同步双线圈磁刺激的神经导航定位系统，其特征在于，包括第一磁刺激线圈、第二磁刺激线圈、双目相机以及处理器，所述第一磁刺激线圈和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机视野内，其中处理器，用于：
确定导航定位的三维结构模型影像中的第一目标靶点和第二目标靶点，以及确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，所述第一靶点相机方位和所述第二靶点相机方位分别包括至少三个相互正交的矢量；
确定所述第一磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第一磁场发射相机方位和所述第二磁刺激线圈在所述双目相机的相机坐标系下的第二磁场发射相机方位；
根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差；
基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一磁刺激线圈上设置有第一线圈定位器，所述第二磁刺激线圈上设置有第二线圈定位器，所述确定所述第一目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第一靶点相机方位和所述第二目标靶点在所述双目相机的相机坐标系下的第二靶点相机方位，包括：
获取所述第一线圈定位器的第一线圈定位方位，根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位；
获取所述第二线圈定位器的第二线圈定位方位，根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位，包括：
基于所述第一线圈定位器和所述第一磁刺激线圈的方位变换关系，根据所述第一线圈定位方位确定所述第一磁场发射相机方位。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位，包括：
基于所述第二线圈定位器和所述第二磁刺激线圈的方位变换关系，根据所述第二线圈定位方位确定所述第二磁场发射相机方位。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一磁场发射相机方位包括第一磁场发射相机位置和第一磁场发射相机方向，所述第一靶点相机方位包括第一靶点相机位置和第一靶点相机方向，所述根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场定位误差，包括：
根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场位置误差；
根据所述第一磁场发射相机方向和所述第一靶点相机方向确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场方向误差；
将所述第一磁场位置误差和所述第一磁场方向误差作为所述第一磁场定位误差。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述根据所述第一磁场发射相机方位和所述第一靶点相机方位确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场位置误差，包括：
将所述第一磁场发射相机位置和第一直线之间的距离作为第一磁场第一位置误差，其中，所述第一直线由所述第一靶点相机位置和所述第一靶点相机方向中的第一靶点第一矢量构成；
将所述第一靶点相机位置和第二直线之间的距离作为第一磁场第二位置误差，其中，所述第二直线由所述第一磁场发射相机位置和所述第一磁场发射相机方向中的第一磁场第一矢量构成；
将所述第一磁场第一位置误差和所述第一磁场第二位置误差作为所述第一磁场位置误差。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述根据所述第一磁场发射相机方向和所述第一靶点相机方向确定所述第一磁刺激线圈的第一磁场方向误差，包括：
将所述第一磁场发射相机方向中的第一磁场第二矢量和所述第一靶点相机方向中的第一靶点第二矢量之间的夹角作为所述第一磁场方向误差，其中，所述第一磁场第一矢量和所述第一磁场第二矢量正交，所述第一靶点第一矢量和所述第一靶点第二矢量正交。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二磁场发射相机方位包括第二磁场发射相机位置和第二磁场发射相机方向，所述第二靶点相机方位包括第二靶点相机位置和第二靶点相机方向，所述根据所述第二磁场发射相机方位所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场定位误差，包括：
根据所述第二磁场发射相机方位和所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场位置误差；
根据所述第二磁场发射相机方向和所述第二靶点相机方向确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场方向误差；
将所述第二磁场位置误差和所述第二磁场方向误差作为所述第二磁场定位误差。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述根据所述第二磁场发射相机方位和所述第二靶点相机方位确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场位置误差，包括：
将所述第二磁场发射相机位置和第三直线之间的距离作为第二磁场第一位置误差，其中，所述第三直线由所述第二靶点相机位置和所述第二靶点相机方向中的第二靶点第一矢量构成；
将所述第二靶点相机位置和第四直线之间的距离作为第二磁场第二位置误差，其中，所述第四直线由所述第二磁场发射相机位置和所述第二磁场发射相机方向中的第二磁场第一矢量构成；
将所述第二磁场第一位置误差和所述第二磁场第二位置误差作为所述第一磁场位置误差。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述根据所述第二磁场发射相机方向和所述第二靶点相机方向确定所述第二磁刺激线圈的第二磁场方向误差，包括：
将所述第二磁场发射相机方向中的第二磁场第二矢量和所述第二靶点相机方向中的第二靶点第二矢量之间的夹角作为所述第二磁场方向误差，其中，所述第二磁场第一矢量和所述第二磁场第二矢量正交，所述第二靶点第一矢量和所述第二靶点第二矢量正交。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述第一磁场定位误差和所述第二磁场定位误差进行神经导航定位，以使所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点，包括：
当所述第一磁场定位误差小于第一磁场定位阈值，且所述第二磁场定位误差小于第二磁场定位阈值时，确定所述第一磁刺激线圈发射的第一磁场刺激所述第一目标靶点，且所述第二磁刺激线圈发射的第二磁场刺激所述第二目标靶点。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030078485A1 (en) * 2001-10-24 2003-04-24 Andreas Hartlep Navigated microprobe
CN102847231A (zh) * 2012-04-20 2013-01-02 南京理工大学 一种动态可变多通道经颅磁刺激线圈阵列及其控制方法
US20130345491A1 (en) * 2011-03-09 2013-12-26 A School Corporation Kansai University Image data processing device and transcranial magnetic stimulation apparatus
CN104740780A (zh) * 2015-03-20 2015-07-01 中国科学院电工研究所 一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置
US20160015588A1 (en) * 2013-04-02 2016-01-21 Teijin Pharma Limited Head positioning device, medical system, medical instrument positioning device, and holding shell
CN107648734A (zh) * 2017-08-16 2018-02-02 中国科学院电工研究所 一种磁刺激线圈定位装置
CN108865881A (zh) * 2018-07-10 2018-11-23 深圳大学 基于声磁耦合电刺激原理的细胞功能调控系统及调控方法
CN109701160A (zh) * 2019-01-23 2019-05-03 中国人民解放军总医院 影像引导下可见光定位导航装置及方法
CN110101970A (zh) * 2019-05-05 2019-08-09 西安电子科技大学 一种基于并联机器人的tms自动治疗仪
CN111540008A (zh) * 2020-04-17 2020-08-14 北京柏惠维康科技有限公司 定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质
CN111657947A (zh) * 2020-05-21 2020-09-15 四川大学华西医院 一种神经调控靶区的定位方法
US20210008382A1 (en) * 2019-07-11 2021-01-14 United States Government As Represented By The Department Of Veterans Affairs Transcranial magnetic stimulation coil alignment apparatus
CN113101527A (zh) * 2021-04-12 2021-07-13 中国医学科学院生物医学工程研究所 一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置
CN113763460A (zh) * 2021-05-25 2021-12-07 腾讯科技（深圳）有限公司 经颅磁刺激线圈的定位方法、装置及系统

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030078485A1 (en) * 2001-10-24 2003-04-24 Andreas Hartlep Navigated microprobe
US20130345491A1 (en) * 2011-03-09 2013-12-26 A School Corporation Kansai University Image data processing device and transcranial magnetic stimulation apparatus
CN102847231A (zh) * 2012-04-20 2013-01-02 南京理工大学 一种动态可变多通道经颅磁刺激线圈阵列及其控制方法
US20160015588A1 (en) * 2013-04-02 2016-01-21 Teijin Pharma Limited Head positioning device, medical system, medical instrument positioning device, and holding shell
CN104740780A (zh) * 2015-03-20 2015-07-01 中国科学院电工研究所 一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置
CN107648734A (zh) * 2017-08-16 2018-02-02 中国科学院电工研究所 一种磁刺激线圈定位装置
CN108865881A (zh) * 2018-07-10 2018-11-23 深圳大学 基于声磁耦合电刺激原理的细胞功能调控系统及调控方法
CN109701160A (zh) * 2019-01-23 2019-05-03 中国人民解放军总医院 影像引导下可见光定位导航装置及方法
CN110101970A (zh) * 2019-05-05 2019-08-09 西安电子科技大学 一种基于并联机器人的tms自动治疗仪
US20210008382A1 (en) * 2019-07-11 2021-01-14 United States Government As Represented By The Department Of Veterans Affairs Transcranial magnetic stimulation coil alignment apparatus
CN111540008A (zh) * 2020-04-17 2020-08-14 北京柏惠维康科技有限公司 定位方法、装置、系统、电子设备及存储介质
CN111657947A (zh) * 2020-05-21 2020-09-15 四川大学华西医院 一种神经调控靶区的定位方法
CN113101527A (zh) * 2021-04-12 2021-07-13 中国医学科学院生物医学工程研究所 一种结合精密导航定位的无创脑深部精准复合场刺激装置
CN113763460A (zh) * 2021-05-25 2021-12-07 腾讯科技（深圳）有限公司 经颅磁刺激线圈的定位方法、装置及系统

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