[发明专利]一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置

权利要求书

1.一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置，其特征在于，所述的经颅磁刺激器的电磁定位导航装置由电磁定位导航模块(1)、线圈姿态控制模块(2)、三维移动座椅(3)、图像采集和处理模块(4)、电磁场计算模块(5)、显示模块(6)和经颅磁刺激器线圈(7)组成；其中电磁定位导航模块(1)和线圈姿态控制模块(2)及三维移动座椅(3)相连；线圈姿态控制模块(2)安装在经颅磁刺激器线圈(7)上，线圈姿态控制模块(2)和三维移动座椅(3)将其携带的传感器空间的患者头部(8)空间位置和线圈姿态信息送至电磁定位导航模块(1)；图像采集和处理模块(4)的输出端连接电磁定位导航模块(1)的输入端，电磁场计算模块(5)的输出端连接显示模块(6)的输入端；所述的图像采集和处理模块(4)对患者头部(8)进行成像并在图像空间进行三维重建，在重建后的三维头模型上标记治疗靶点位置和感应电场方向，之后送入电磁定位导航模块(1)，电磁定位导航模块(1)将图像空间的头部和线圈位置进行配准；电磁场计算模块(5)实时对患者头部中的感应电场分布进行仿真计算，并在显示模块(6)中显示；所述的电磁定位导航模块(1)包括位置传感器(1a)和配准单元(1b)；所述位置传感器(1a)包括电磁场发射装置(11)和接收线圈(12)，电磁场发射装置(11)向外部空间发射各向同性的高频电磁场，接收线圈(12)由三个彼此正交的线圈组成，根据三个线圈记录的电磁场信息计算接收线圈(12)的位置。

2.如权利要求1所述的一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置，其特征在于，所述的经颅磁刺激磁定位导航装置工作过程为：

第一步，图像采集和处理模块(4)对患者头部(8)进行成像，并将断层图像进行三维重建，进而得到图像空间的患者几何头模型；在图像空间的患者几何头模型中标记三个参考点，分别为左右两个耳尖和两眼连线之中点，建立图像空间几何头模型坐标系X’Y’Z’O’，人体垂直轴为Z’轴，矢状轴为Y’轴，冠状轴为X’轴，原点为两眼连线之中点；

第二步，由临床医师确定需要刺激的位置，即治疗靶点；图像采集和处理模块(4)在图像空间的患者几何头模型中标记治疗靶点位置和所需感应电场方向，感应电场方向(10)垂直于治疗靶点处大脑沟回所在平面；

第三步，图像采集和处理模块(4)在图像空间对图像进行分割，并赋予电学参数，即电导率和介电常数，形成电磁头模型；

第四步，图像采集和处理模块(4)在图像空间中加入经颅磁刺激器线圈(7)模型，建立线圈坐标系X₁’Y₁’Z₁’O₁’，刺激线圈是8字线圈，线圈中心为坐标系原点O₁’，Z₁’轴通过线圈中心且垂直于线圈表面，X₁’轴通过8字线圈两个圆的圆心，Y₁’轴通过原点且垂直于X₁’O₁’Z₁’平面；

第五步，图像采集和处理模块(4)确定图像空间中经颅磁刺激器线圈(7)与图像空间的患者几何头模型的相对位置，即线圈平面与头皮表面相切，线圈坐标系的Z’轴通过第二步确定的治疗靶点(9)，线圈Y’轴与第二步确定的感应电场方向(10)平行；

第六步，患者坐于三维移动座椅(3)上，三维移动座椅(3)上安装有头部固定装置，确保患者头部相对于三维移动座椅(3)不发生变化；电磁导航模块(1)中的位置传感器(1a)在传感器空间记录患者头部(8)三个参考点，即左右两个耳尖和两眼连线之中点；建立传感器空间患者头部坐标系XYZO，人体垂直轴为Z轴，矢状轴为Y轴，冠状轴为X轴，原点为两眼连线之中点；传感器空间患者头部坐标系建立方法与图像空间患者头部坐标系建立方法相同；

第七步，将经颅磁刺激器线圈(7)安装在线圈姿态控制模块(2)上，建立传感器空间经颅磁刺激器线圈(7)坐标系X₁Y₁Z₁O₁，传感器空间线圈坐标系建立方法与图像空间线圈坐标系建立方法相同，线圈中心为坐标系原点O₁，Z₁轴通过线圈中心且垂直于线圈表面，X₁轴通过8字线圈两个圆的圆心，Y₁轴通过原点且垂直与X₁O₁Z₁平面；使用位置传感器1a记录线圈姿态；

第八步，将第六步至第七步中确定的图像空间中的患者几何头部信息和刺激线圈位置信息送至电磁导航模块(1)的配准单元1b，将第六步和第七步确定的传感器空间患者头部和线圈位置送至电磁导航模块(1)的配准单元1b，电磁导航模块(1)中的配准单元(1b)对图像空间和传感器空间的患者头部和刺激线圈位置进行配准，首先控制传感器空间中线圈姿态控制模块(2)使线圈姿态与图像空间中的线圈姿态一致，即X₁Y₁Z₁O₁和X₁’Y₁’Z₁’O₁’坐标系重合，然后控制传感器空间中三维移动座椅(3)运动至图像空间中患者头部所在位置，即XYZO和X’Y’Z’O’坐标系重合；

第九步，电磁场计算模块(5)计算患者头部感应电场分布，并在显示模块(6)中显示，确定患者头部感应电场与所需感应电场是否一致，如不一致需重复第六步至第八步，直至显示模块(6)上显示的计算结果与所需感应电场一致；

第十步，结束导航定位，按医生指定的刺激模式进行刺激。