專利名稱：一種導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，具體地說，包括導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激專用 小型磁共振系統(tǒng)、光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)及基于Iabview開發(fā)平臺(tái)的經(jīng)顱磁刺激儀的導(dǎo)航經(jīng)顱 磁刺激治療系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及上述導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法。
背景技術(shù)：
(Transcranial Magnetic Stimulation TMS) ^Barker 1985 ^Ξ 首先創(chuàng)立的一種皮層刺激方法，具有無痛、無損傷、操作簡便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，很快得到臨 床應(yīng)用。所謂“經(jīng)顱”是說明磁信號(hào)可以無衰減地透過顱骨而刺激到大腦皮質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中 并不局限于頭腦的刺激，外周神經(jīng)肌肉同樣可以刺激，所以簡單稱作“磁刺激”也可以。磁刺激是一種物理刺激形式，它是利用時(shí)變電流流入線圈，產(chǎn)生高強(qiáng)度時(shí)變脈沖 磁場，時(shí)變脈沖磁場在組織內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場和感生電流，感應(yīng)電流使某些可興奮組織產(chǎn)生 興奮的一種刺激方法。目前常用磁刺激的方法是通過電容器儲(chǔ)存電能，再通過線圈放電，脈 沖大電流通過線圈時(shí)形成強(qiáng)脈沖磁場，進(jìn)而產(chǎn)生感生電場，從而達(dá)到刺激的目的。目前公知的經(jīng)顱磁刺激儀，大部分都未有配套的導(dǎo)航定位系統(tǒng)指導(dǎo)其精確刺激， 使用時(shí)往往依靠醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，在“大概”的部位進(jìn)行刺激，刺激不精確，治療效果大打折扣， 同時(shí)會(huì)誤導(dǎo)醫(yī)生的判斷，否定可能是正確的治療方案。小部分的儀器配有導(dǎo)航定位系統(tǒng)， 目前主要有兩種情況，一是機(jī)械定位，通過觸發(fā)病人運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位與機(jī)械定位工具配合使 用來定位線圈，其缺點(diǎn)是機(jī)械定位工具復(fù)雜，操作步驟繁瑣，一般操作者不會(huì)使用或用的不 好；另一種是光學(xué)導(dǎo)航定位，操作主要集中在導(dǎo)航定位軟件上，但其為了重建病人頭部的三 維模型，往往需要跨科室配合，病人各科室奔波，才能得到病人核磁共振(MRI)頭部掃描圖 片，操作可實(shí)現(xiàn)性差?，F(xiàn)在的醫(yī)院大型MRI系統(tǒng)，因?yàn)榭梢詫?duì)全身多部位成像，場強(qiáng)、均勻區(qū) 指標(biāo)要求高，所以磁體都較大，如常規(guī)永磁0. 35Τ核磁共振系統(tǒng)，其磁體重量為16噸左右， 磁體尺寸1. 3*3*2m，超導(dǎo)則體型更龐大，只能置于醫(yī)院的最底層，而且為了屏蔽外界對(duì)人體 和線圈的產(chǎn)生的干擾信號(hào)，需要建立屏蔽間，這些都無法靈活的配合導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激儀使 用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，以克服公知技術(shù)中存在的 缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，主要由一小型核磁共 振成像系統(tǒng)(MRI)、一光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)和一經(jīng)顱磁刺激儀組成；其中小型核磁共振成像系統(tǒng)與經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)連接，小型核磁共振成像系 統(tǒng)掃描得到掃描成像數(shù)據(jù)傳輸至該微機(jī)數(shù)據(jù)庫中；經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)調(diào)取該成像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維模型重建，重建后配準(zhǔn)刺激線圈，指導(dǎo)線圈固定位置，使得線圈刺激焦點(diǎn)與指定刺激點(diǎn)重合；經(jīng)顱磁刺激儀的高壓脈沖發(fā)生器作用于線圈；經(jīng)顱磁刺激儀與光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)均連接在導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)上， 工作時(shí)分屏獨(dú)立顯示。所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，經(jīng)顱磁刺激儀主要包括一高壓脈沖電源、一肌電采集裝置和一溫度測量裝置，以及負(fù)責(zé)控制高壓脈沖電 源、采集肌電信號(hào)和采集溫度信號(hào)的基于Labview圖形化編譯平臺(tái)的經(jīng)顱磁刺激控制軟 件；所述的高壓脈沖電源、肌電采集裝置和一溫度測量裝置分別連接至一數(shù)據(jù)采集卡；該 數(shù)據(jù)采集卡連接至一微機(jī)；高壓脈沖電源與刺激線圈連接；高壓脈沖電源包括有充電電源、控制電路和放電開關(guān)三部分；刺激線圈由銅線繞制，繞制的形狀為圓形線圈、8字型線圈、蝶形線圈或陣列線 圈；溫度測量裝置由溫度傳感器、保護(hù)電路和增益放大電路組成。所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，高壓脈沖電源、肌電采集裝置和溫度測量 裝置分別通過一接線盒連接至數(shù)據(jù)采集卡，或直接與數(shù)據(jù)采集卡之間用數(shù)據(jù)線連接。所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，肌電采集裝置為雙通道抗干擾的肌電信 號(hào)采集裝置。所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，使用小型核磁共振成像系統(tǒng)，配套使用有 柔性電磁屏蔽材料制成的屏蔽衣，屏蔽效果在70db以上。所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)包含雙目紅外攝像機(jī)、 光學(xué)定位工具及導(dǎo)航軟件。所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)中的光學(xué)定位工具為 紅外反射球。本發(fā)明提供的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法，其操 作步驟為A)調(diào)取經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)數(shù)據(jù)庫中核磁共振掃描成像數(shù)據(jù)；B)對(duì)圖像中的區(qū)域進(jìn)行勾劃；C)對(duì)勾劃的圖像進(jìn)行分割；D)對(duì)分割后的圖像進(jìn)行三維重建；E)固定磁刺激線圈，攝像機(jī)獲取光學(xué)定位工具坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；F)指針偏移，使攝像機(jī)得到該指針尖端數(shù)據(jù)；G)用Pointer光學(xué)定位工具選取磁刺激線圈表面不共線的三個(gè)凹陷的點(diǎn)；H)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，將三個(gè)凹陷的點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的位置轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo) 系；I)通過三點(diǎn)共面求得其法向量；J)根據(jù)線圈焦點(diǎn)位置坐標(biāo)和表面法向量，便可在三維空間中仿真出線圈的位置和 姿態(tài)；K)選取三維圖像空間中的標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)；L)用Pointer光學(xué)定位工具選取病人空間中對(duì)應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)；
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M)利用迭代最近點(diǎn)方法對(duì)上述兩個(gè)空間進(jìn)行配準(zhǔn)；N)依據(jù)線圈校準(zhǔn)，圖像空間和實(shí)際空間的配準(zhǔn)得出結(jié)果，進(jìn)行導(dǎo)航定位操作。所述導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法，其中，步驟E 中的坐標(biāo)系數(shù)據(jù)是光學(xué)定位工具定義的局部坐標(biāo)系原點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下空間坐標(biāo)。所述導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法，其中，步驟G 中指針依次采點(diǎn)的順序是固定的。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是1)導(dǎo)航定位磁刺激治療系統(tǒng)，磁刺激定位精確，與非導(dǎo)航刺激同等情況下提升了 治療效果。2)小型MRI系統(tǒng)腦部圖像病灶部位診斷，光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)病灶準(zhǔn)確定位，經(jīng)顱 磁刺激儀治療部位刺激精確，小型MRI系統(tǒng)療效評(píng)估。三者有機(jī)結(jié)合，三位一體，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療 改革創(chuàng)新。3) 一室實(shí)現(xiàn)多科室治療，減少病人看病手續(xù)。4)經(jīng)顱磁刺激儀功能全面通過Labview軟件編程及參數(shù)定義控制高壓脈沖電源 對(duì)線圈充放電，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)顱磁刺激的單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激、序列刺激等多種模式，同 時(shí)擁有肌電信號(hào)采集功能，溫度報(bào)警功能，序列倒計(jì)時(shí)功能，以及病人信息數(shù)據(jù)庫管理，病 人報(bào)告編輯和打印，遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)通信等多項(xiàng)附加功能5)由于經(jīng)顱磁刺激儀是基于Labview編程，在不改變硬件的情況下，僅通過改變 軟件，即可根據(jù)用戶新的需要實(shí)現(xiàn)新的功能，非常方便靈活，是相當(dāng)于軟件即硬件。


圖1是本發(fā)明的整體組成結(jié)構(gòu)及其操作流程示意2是本發(fā)明光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)軟件操作界面圖3是本發(fā)明光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)軟件操作流程4是本發(fā)明經(jīng)顱磁刺激儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明經(jīng)顱磁刺激儀中高壓脈沖電源結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中高壓脈沖電源電原理圖。圖7是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中高壓脈沖電源EMI濾波和整流的電路原理圖。圖8是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中高壓脈沖電源全橋逆變模塊電路原理圖。圖9是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中高壓脈沖電源控制電路原理圖。圖10是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中肌電采集裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖11是圖10中信號(hào)放大部分的功能框圖。圖12是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中肌電采集裝置的電原理圖。圖13是本發(fā)明所涉及的基于Labview的經(jīng)顱磁刺激儀的軟件操作界面圖14是本發(fā)明所涉及的基于Labview的經(jīng)顱磁刺激儀的軟件操作流程15是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中溫度測量裝置結(jié)構(gòu)圖。圖16是本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀中溫度測量裝置電原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，采用了小型化專用MRI，只對(duì)頭部成像，體積 為1. 1X0. 9X1. 4(米)，重量僅3噸左右，可置于高層，同時(shí)設(shè)計(jì)了屏蔽衣代替屏蔽間，節(jié)省 了空間，從而實(shí)現(xiàn)了將MRI系統(tǒng)、光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)及經(jīng)顱磁刺激儀置于一個(gè)治療室內(nèi)，共 同配合，導(dǎo)航定位刺激的治療方法。本發(fā)明的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，包括一專用小型MRI系統(tǒng)、一光學(xué)定位導(dǎo)航 系統(tǒng)和一經(jīng)顱磁刺激儀，由于專用小型MRI系統(tǒng)的體積小，因而可以和光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng) 與經(jīng)顱磁刺激儀置于同一房間內(nèi)。本發(fā)明采用的專用小型MRI系統(tǒng)是僅限于頭部磁共振成像的系統(tǒng)，為一公知設(shè) 備，包括專用小型磁體、頭部射頻線圈、梯度線圈、譜儀、電動(dòng)床、及成像軟件等部分，其各部 分之間的連接關(guān)系和以及使用狀態(tài)與常規(guī)大型MRI系統(tǒng)相同，以上的專用小型MRI系統(tǒng)均 購自北京博倫特醫(yī)療科技有限公司。經(jīng)顱磁刺激儀Iabview控制軟件與光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)控制軟件均安裝在經(jīng)顱磁 刺激儀微機(jī)上，工作時(shí)分屏獨(dú)立顯示，專用小型MRI系統(tǒng)掃描軟件與經(jīng)顱磁刺激微機(jī)通過 網(wǎng)絡(luò)連接，傳輸數(shù)據(jù)。治療流程為病人先進(jìn)行小型MRI頭部掃描，得到頭部掃描成像圖片，該圖片通過 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇?jīng)顱磁刺激儀微機(jī)數(shù)據(jù)庫內(nèi)；再由安裝在經(jīng)顱磁刺激儀微機(jī)系統(tǒng)中的光學(xué)導(dǎo)航 軟件調(diào)取該圖像，對(duì)病人頭部三維模型重建，重建后配準(zhǔn)刺激線圈，配準(zhǔn)重建圖像與病人空 間位置，從而指導(dǎo)線圈固定位置，使得線圈刺激焦點(diǎn)與指定刺激點(diǎn)重合；經(jīng)顱磁刺激儀再通 過Iabview軟件控制高壓脈沖發(fā)生器作用于線圈，實(shí)現(xiàn)磁刺激治療；刺激結(jié)束后再對(duì)病人 進(jìn)行磁共振掃描，從而對(duì)病人治療效果進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明提供的專用小型MRI系統(tǒng)，包含專用小型磁體、頭部線圈、梯度線圈、譜儀、 電動(dòng)床、屏蔽衣及成像軟件幾部分。屏蔽衣選材標(biāo)準(zhǔn)為材料為柔性電磁屏蔽材料，屏蔽效果在70db以上的非磁性材料；屏蔽衣的結(jié)構(gòu)為型如“旅行袋”，由柔性屏蔽材料和“拉鏈”組成。包裹前屏蔽衣 展開平鋪于電動(dòng)床上，病人躺在柔性屏蔽材料上，頭部置于頭部發(fā)射線圈內(nèi)，柔性屏蔽材料 繞過固定頭部的支架的底部，這樣用于包裹頭部的屏蔽材料與包裹體部的屏蔽材料就連成 一體，將屏蔽材料收起，拉上拉鏈，這樣病人整個(gè)身體同頭部發(fā)射線圈就一同被無縫包裹在 屏蔽衣里。屏蔽衣的“拉鏈”為非磁材料制成。頭部射頻發(fā)射和接收線通過專用的小型波導(dǎo)板上的BNC接頭進(jìn)入屏蔽體，保證屏 蔽性能的地線也可以考慮在此時(shí)一并連接。屏蔽衣本身具有透氣性(本發(fā)明選用的紫銅密織屏蔽網(wǎng)材質(zhì)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保證了 透氣性)，但如果使用者呼吸困難，本發(fā)明可以將用于呼吸的軟管在病人腳部通過專用的波 導(dǎo)管進(jìn)入。本發(fā)明提中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，包含雙目紅外攝像機(jī)、光學(xué)定位工具及導(dǎo)航軟 件。其中光學(xué)定位工具為紅外反射球。本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激裝儀，主要包括一高壓脈沖電源、一肌電采集裝置和一溫度測量裝置，以及負(fù)責(zé)控制高壓脈沖電
7源、采集肌電信號(hào)和采集溫度信號(hào)的基于Labview圖形化編譯平臺(tái)的經(jīng)顱磁刺激控制軟 件；所述的高壓脈沖電源、肌電采集裝置和一溫度測量裝置分別連接至一數(shù)據(jù)采集卡；該 數(shù)據(jù)采集卡連接至一微機(jī)；經(jīng)顱磁刺激控制軟件包含單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式，肌電信號(hào)采集 窗口以及溫度采集模塊；單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式設(shè)計(jì)原理相通，都是通過 各自界面設(shè)定參數(shù)，控制NI PCI-6221板卡輸出數(shù)字脈沖信號(hào)，包括脈沖信號(hào)的頻率和幅 值。利用NI PCI-6221板卡的Counter 0通道控制放電脈沖信號(hào)的輸出。單刺激為一次觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式為一次觸發(fā)多 個(gè)脈沖信號(hào)，重復(fù)刺激頻率固定，隨機(jī)刺激每單次觸發(fā)一串脈沖信號(hào)的頻率為用戶設(shè)定的 頻率范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生，序列模式則為重復(fù)刺激的序列形式，即多個(gè)重復(fù)刺激的集合。單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式通過設(shè)定放電強(qiáng)度參數(shù)，控制OT PCI-6221板卡輸出基準(zhǔn)電壓模擬信號(hào)，利用PCI-6221板卡的AO 0通道控制基準(zhǔn)電壓信號(hào) 輸出。高壓脈沖電源與刺激線圈連接。經(jīng)顱磁刺激儀中的高壓脈沖電源、肌電采集裝置和溫度測量裝置分別通過一接線 盒(比如屏蔽式I/O接線盒)連接至數(shù)據(jù)采集卡(比如PCI數(shù)據(jù)采集卡)，或直接與數(shù)據(jù)采 集卡之間用數(shù)據(jù)線連接。經(jīng)顱磁刺激儀中的刺激線圈由銅線繞制，繞制的形狀為圓形線圈、8字型線圈、蝶 形線圈或陣列線圈。經(jīng)顱磁刺激儀中的肌電采集裝置為雙通道抗干擾的肌電信號(hào)采集裝置。經(jīng)顱磁刺激儀中的溫度測量裝置由溫度傳感器、保護(hù)電路和增益放大電路組成； 溫度傳感器為鉬金屬溫度傳感器，增益放大部分采用內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器。經(jīng)顱磁刺激儀中的高壓脈沖電源包括有充電電源、控制電路和放電開關(guān)三部分。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)介紹。請參閱圖1，本發(fā)明的基本構(gòu)成是專用小型MRI系統(tǒng)，光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)和經(jīng)顱 磁刺激儀。小型MRI系統(tǒng)成像軟件與經(jīng)顱磁刺激儀的微機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接，可傳輸數(shù)據(jù)。專用小型MRI系統(tǒng)、光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)與經(jīng)顱磁刺激儀置于同一房間內(nèi)，經(jīng)顱磁 刺激儀Iabview控制軟件與光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)控制軟件均安裝在經(jīng)顱磁刺激儀微機(jī)上，工 作時(shí)分屏獨(dú)立顯示。圖1中展示了本發(fā)明的治療操作流程為病人先進(jìn)行小型MRI頭部掃描，得到頭部 掃描成像圖片，該圖片通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇?jīng)顱磁刺激儀微機(jī)數(shù)據(jù)庫內(nèi)；再由安裝在經(jīng)顱磁刺 激儀微機(jī)系統(tǒng)中的光學(xué)導(dǎo)航軟件調(diào)取該圖像，對(duì)病人頭部三維模型重建，重建后配準(zhǔn)刺激 線圈，配準(zhǔn)重建圖像與病人空間位置，從而指導(dǎo)線圈固定位置，使得線圈刺激焦點(diǎn)與指定刺 激點(diǎn)重合；經(jīng)顱磁刺激儀再通過Iabview軟件控制高壓脈沖發(fā)生器作用于線圈，實(shí)現(xiàn)磁刺 激治療；刺激結(jié)束后再對(duì)病人進(jìn)行磁共振掃描，從而對(duì)病人治療效果進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明中專用小型MRI系統(tǒng)是僅限于頭部磁共振成像的系統(tǒng)，包括專用小型磁 體、頭部射頻線圈、梯度線圈、譜儀、電動(dòng)床、屏蔽衣及成像軟件幾部分，其各部分之間的連 接關(guān)系和以及使用狀態(tài)與常規(guī)大型MRI系統(tǒng)相同，除屏蔽衣以外均購自北京博倫特醫(yī)療科 技有限公司。
MRI系統(tǒng)小型化，主要減小磁體的大小，其余部件配合設(shè)計(jì)。本發(fā)明采用由北京博 倫特醫(yī)療科技有限公司提供的小型MRI系統(tǒng)，相關(guān)指標(biāo)如下小型磁體體積1. 1*0. 9*1. 4m，重量3噸左右，場強(qiáng)0. 23T，均勻區(qū)240mm，均 勻度2Oppm, Gap (磁體上下間隙):330mm。頭部射頻線圈10M頭部射頻線圈。梯度強(qiáng)度20mT/m，梯度切換率40mT/m/ms。譜儀IOM以上。電動(dòng)床尺寸1. 9*0. 6*0. 65m。本發(fā)明中專用小型MRI系統(tǒng)的屏蔽衣，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為型如“旅行袋”，由柔性屏蔽 材料和“拉鏈”組成。包裹前屏蔽衣展開平鋪于電動(dòng)床上，病人躺在柔性屏蔽材料上，頭部 置于頭部發(fā)射線圈內(nèi)，柔性屏蔽材料繞過固定頭部的支架的底部，這樣用于包裹頭部的屏 蔽材料與包裹體部的屏蔽材料就連成一體，將屏蔽材料收起，拉上拉鏈，這樣病人整個(gè)身體 同頭部發(fā)射線圈就一同被無縫包裹在屏蔽衣里。屏蔽衣“拉鏈”為非磁材料制成。屏蔽衣選材標(biāo)準(zhǔn)為材料為柔性電磁屏蔽材料，屏蔽效果在70db以上的非磁性材 料；頭部射頻發(fā)射和接收線通過專用的小型波導(dǎo)板上的BNC接頭進(jìn)入屏蔽體，保證屏蔽性 能的地線也可以考慮在此時(shí)一并連接；屏蔽衣本身具有透氣性(選用紫銅密織屏蔽網(wǎng)材質(zhì) 和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))。本發(fā)明中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，包含雙目紅外攝像機(jī)、光學(xué)定位工具及導(dǎo)航軟 件雙目紅外攝像機(jī)與光學(xué)定位工具為美國NDI公司的Polaris Vicra型號(hào)光學(xué)導(dǎo)航 設(shè)備。光學(xué)定位工具為紅外反射球；光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)編程語言采用標(biāo)準(zhǔn)C++，QT作為軟件界面的開發(fā)工具，ITK和 VTK作用二維圖像的分割和三維模型的重建工具，NDI公司提供的定位系統(tǒng)API軟件包作為 導(dǎo)航的開發(fā)工具。圖2、3展示了本發(fā)明中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件操作界面和操作流程。光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航軟件的操作步驟A)調(diào)取經(jīng)顱磁刺激儀微機(jī)數(shù)據(jù)庫中病人磁共振頭部掃描DICOM圖像；B)對(duì)每張DICOM圖像中的感興區(qū)域進(jìn)行勾劃；C)利用ITK對(duì)勾劃的二維圖像進(jìn)行分割；D)利用VTK對(duì)分割后的圖像進(jìn)行三維重建；E)固定磁刺激線圈，攝像機(jī)獲取光學(xué)定位工具坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；F)指針偏移，使攝像機(jī)得到該指針尖端數(shù)據(jù)；G)用Pointer光學(xué)定位工具選取磁刺激線圈表面不共線的三個(gè)點(diǎn)(分別為線圈焦 點(diǎn)、焦點(diǎn)左面一個(gè)點(diǎn)、焦點(diǎn)右面一個(gè)點(diǎn))；H)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，將三個(gè)凹陷的點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的位置轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo) 系；I)通過三點(diǎn)共面求得其法向量；J)根據(jù)線圈焦點(diǎn)位置坐標(biāo)和表面法向量，便可在三維空間中仿真出線圈的位置和
9姿態(tài)；K)選取三維圖像空間中的標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)；L)用Pointer光學(xué)定位工具選取病人空間中對(duì)應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)；M)利用迭代最近點(diǎn)(ICP)方法對(duì)上述兩個(gè)空間進(jìn)行配準(zhǔn)；N)依據(jù)線圈校準(zhǔn)，圖像空間和病人空間的配準(zhǔn)得出結(jié)果，進(jìn)行腦導(dǎo)航定位操作；步驟E中的坐標(biāo)系數(shù)據(jù)是光學(xué)定位工具定義的局部坐標(biāo)系原點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系 下空間坐標(biāo)。步驟G中指針依次采點(diǎn)的順序是固定的。請參閱圖4.，本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其基本結(jié)構(gòu)為高壓脈沖電源1通過14根控制線與線圈2相連，高壓脈沖電源1、肌電采集裝置3 和溫度測量裝置8分別通過數(shù)據(jù)線與接線盒4相接，接線盒4又通過線纜5與電腦主機(jī)中 的PCI數(shù)據(jù)采集卡6相連，PCI數(shù)據(jù)采集卡6與Labview軟件7相互通信實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其接線盒4可以不用，即可將高壓脈沖電源1、肌電采 集裝置3和溫度測量裝置8與PCI數(shù)據(jù)采集卡6直接通過線纜(數(shù)據(jù)線)相連，共計(jì)數(shù)據(jù) 線24根，其中包括12根高壓控制線，測溫線路2根，肌電采集線2根，5V電壓2根，地線6 根。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其高壓脈沖電源1主要由充電電源、控制電路和放電 開關(guān)三大部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖5和圖6所示，其中圖5為本實(shí)施例的經(jīng)顱磁刺激儀中高 壓脈沖電源結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本實(shí)施例的經(jīng)顱磁刺激儀中高壓脈沖電源電原理圖。充電電源中，濾波和整流模塊連接一全橋逆變模塊的輸入端；該全橋逆變模塊的 輸出端通過一高頻變壓器升壓模塊連接濾波整流模塊，該整流模塊的輸出端連接儲(chǔ)能電 容。充電電源的輸出端連接至放電開關(guān)的輸出入端；充電電源通過開機(jī)信號(hào)、主電ok信號(hào) 等11根信號(hào)線與控制電路相連；控制電路通過一根放電時(shí)鐘線連接至放電開關(guān)。充電電源主要由EMI (低通)濾波和整流模塊(具體電路原理請參閱如圖7所 示)、全橋逆變模塊(具體電路原理圖如圖8a所示)、高頻變壓器升壓模塊(型號(hào)可采用 YD-PQ26/25、YD-G02)、濾波整流模塊(同圖7的整流模塊)和儲(chǔ)能電容(可以采用2kv/luF 的儲(chǔ)能電容)五個(gè)部分構(gòu)成。其中的全橋逆變模塊主要由四只IGBT功率模塊構(gòu)成，四只 IGBT分兩組(其中VI\、VT2為一組，VT3、VT4為一組)導(dǎo)通閉合，從而控制高頻變壓器的導(dǎo) 通閉合。工作過程為220V的交流電經(jīng)過EMI濾波和整流模塊和全橋逆變模塊后形成交流 的方波信號(hào)，方波信號(hào)經(jīng)過高頻變壓器升壓和濾波整流后就形成了高壓的電壓信號(hào)，最后 將獲得的高壓對(duì)儲(chǔ)能電容充電。放電開關(guān)主要有兩個(gè)模塊構(gòu)成MDD95-16 二極管模塊和SKKT250/16E可控硅整流 模塊。其中可控硅模塊作為可控制的放電點(diǎn)開關(guān)，二極管模塊作為放電開關(guān)的保護(hù)電路。二 極管的2管腳接可控硅模塊的輸入端，3管腳接可控硅模塊的輸出端，1腳與觸發(fā)板的控制 端相連?？刂齐娐分饕山涌诎搴陀|發(fā)板組成，接口板主要是對(duì)進(jìn)入的外部控制信號(hào)和充 電電源模塊返回的信號(hào)通過TPL521光耦隔離器進(jìn)行隔離，之后輸出控制充電電源和放電 開關(guān)以及反饋信號(hào)給控制端，以防止高壓脈沖對(duì)控制信號(hào)造成干擾，以致?lián)p壞控制電路。接 口板主要由端接器件和光耦組成，信號(hào)經(jīng)過輸入端輸給光耦輸入端，經(jīng)光耦后輸出給輸出端。觸發(fā)板主要由端接器件構(gòu)成，起信號(hào)僑聯(lián)的作用。接口板的控制信號(hào)從CZ3輸出，并接 入觸發(fā)板的輸入端(如圖9所示)。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其高壓脈沖電源的具體參數(shù)如下最大輸出電壓1. 5KV ；輸出電壓可變0-1· 5KV (由外接0-10V電壓控制)；輸出電壓脈沖寬度280-400微秒(寬度由外接TTL信號(hào)控制)；輸出電壓脈沖頻率輸出電壓為0. 6KV時(shí)IOOHz，輸出電壓為1. 5KV時(shí)15Hz (頻率 由外接TTL信號(hào)控制)；最大輸出脈沖串個(gè)數(shù)500個(gè)；兩個(gè)脈沖串之間的最短間隔3秒。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其線圈2由銅線繞制，根據(jù)繞制的形狀不同，可分為圓 形線圈、8字型線圈、蝶形線圈、陣列線圈等，根據(jù)不同的刺激需要，其尺寸也不盡相同，常用 的圓形線圈直徑為90mm，8字型線圈則為2*90mm?？刂凭€一端與繞制的銅線端口相接，另一 端與高壓脈沖電源相連。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其肌電采集裝置3為雙通道抗干擾肌電信號(hào)采集裝 置，其各項(xiàng)參數(shù)為放大倍數(shù)5000倍，分三檔；共模抑制比80分貝；導(dǎo)聯(lián)為雙導(dǎo)；前級(jí)為浮 地；后級(jí)為光電耦合；頻率響應(yīng)為2-2KHZ。圖10給出了本發(fā)明肌電采集裝置各部件連接結(jié)構(gòu)圖。肌電采集裝置主要由電極、信號(hào)放大部分(增益放大電路、增益控制電路、光耦隔 離器、陷波器)及信號(hào)采集系統(tǒng)組成。該采集裝置為雙通道，每個(gè)通道有3個(gè)電極，分別為 活動(dòng)電極、參考電極和地，用于采集人體的肌電信號(hào)，使用方法為公知技術(shù)。電極通過數(shù)據(jù) 線與信號(hào)放大部分電路相連。電極采集到的肌電信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大部分進(jìn)行放大后，再通過 信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集，采集方式可為公知的信號(hào)采集方法/技術(shù)，本實(shí)施的信號(hào)放大部 分與信號(hào)采集系統(tǒng)之間有4條數(shù)據(jù)線相連，2條為雙通道各自的信號(hào)線，1條為地線，1條為 電源線，4條數(shù)據(jù)線接到OT公司提供的接線盒上，接線盒再通過屏蔽式線纜與計(jì)算機(jī)PCI卡 相連，PCI卡與上層Iabview軟件通信，采集肌電信號(hào)。圖11是圖10中信號(hào)放大部分的示意圖。圖12是本實(shí)施例的經(jīng)顱磁刺激儀中肌電采集裝置的電原理圖。由于肌電裝置需要與人體直接接觸，所以對(duì)電源的要求比較嚴(yán)格，本實(shí)新型在光 耦隔離器TLP521之前的電路中的電源采用浮地電源Vf，光耦之后的電路采用實(shí)地電源Vs， 這樣就能阻斷外部干擾信號(hào)對(duì)微弱的肌電信號(hào)的干擾，提高整個(gè)電路的電磁兼容性。同時(shí) 在電路中采用了 TLP521光耦隔離器，將前端的肌電信號(hào)放大電路與后端的信號(hào)采集電路 充分地進(jìn)行光耦隔離，避免后端的高壓信號(hào)對(duì)前端電路造成影響，提高裝置的高壓隔離度 和抗高壓能力。請參閱圖11和圖12所示，本實(shí)施例的高增益信號(hào)放大電路中，采用了兩個(gè)低功 耗場效應(yīng)輸入的四運(yùn)算放大器LF444和兩個(gè)低噪聲高精度運(yùn)算放大器0P07。其中第一個(gè) LF444構(gòu)成第一級(jí)差分輸入單端輸出的高輸入阻抗的差分放大電路，差分出入電路能夠提 供很高的共模抑制比，有利于提高信號(hào)質(zhì)量。第二個(gè)LF444中的兩個(gè)運(yùn)放構(gòu)成了該電路的第二級(jí)主要增益控制電路，在每個(gè)運(yùn)
11放的輸入端增加了撥段開關(guān)，通過撥段開關(guān)即可以調(diào)節(jié)電路的增益，也可以調(diào)節(jié)電路的時(shí) 間參數(shù)和電路的通帶范圍。該電路的最大可調(diào)增益為60dB，可調(diào)通帶范圍為0-2KHZ。經(jīng)過主要增益控制電路后，由0P07構(gòu)成的一個(gè)光隔離匹配器和帶零位調(diào)節(jié)的緩 沖器，之后再經(jīng)過光耦隔離器TLP521。光耦隔離器出來的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)由3個(gè)IuF電容、2個(gè)536K和1個(gè)267K電阻構(gòu)成 的50Hz陷波器。該陷波器能夠防止50HZ的工頻干擾，同時(shí)還具有低通濾波器的效果。最后由陷波器出來的信號(hào)再經(jīng)0P07運(yùn)算放大器放大，并輸出給采集設(shè)備。本發(fā)明采用的運(yùn)算放大器LF444和0P07，以及光耦隔離器TLP521均為公知的模 塊。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其接線盒4可采用美國國家儀器(Ni)公司推出的與 PCI 6221卡配套的接線盒，其型號(hào)為NI SCB-68。NI SCB-68是一款屏蔽式I/O接線盒，可 將I/O信號(hào)連往配有68針連接端口的插入式數(shù)據(jù)采集(DAQ)設(shè)備(PCI 6221)。結(jié)合屏蔽 式線纜時(shí)，SCB-68可提供堅(jiān)固且噪音極低的信號(hào)終端。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其線纜5為美國NI公司推出的與PCI 6221數(shù)據(jù)采集 卡配套的屏蔽式線纜,其型號(hào)為NI SHC68-68-EPM。NISHC68-68-EPM可將NI公司68針X 系列和M系列設(shè)備連至68針附件，長度分為0. 5米、1米、2米、5米和10米，具有單獨(dú)屏蔽 模擬雙絞線，用于降低高速板卡的串?dāng)_。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其PCI數(shù)據(jù)采集卡6為美國NI公司提供的PCI 6221數(shù) 據(jù)采集卡，其相關(guān)參數(shù)為2路16位模擬輸出(頻率范圍833kS/s)，高達(dá)24路數(shù)字I/O ；32 位計(jì)數(shù)器；數(shù)字觸發(fā)，16路單端輸入(采樣率為250KS/S，最大電壓范圍士 10V)，關(guān)聯(lián)DIO (8 條時(shí)鐘線，IMHz)，NIST校準(zhǔn)認(rèn)證書以及70多個(gè)信號(hào)調(diào)理選項(xiàng)。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其Labview控制軟件7，是由美國國家儀器(Ni)公司 研制開發(fā)的。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW 與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼， 而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。本發(fā)明將 Labview軟件安裝在Windows操作系統(tǒng)下，該軟件通過與PCI 6221卡通信，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換， 實(shí)現(xiàn)控制目的。圖13、14展示了本發(fā)明中經(jīng)顱磁刺激儀Iabview軟件操作界面及操作流程圖本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀的工作原理，即Labview作為控制端控制高壓脈沖電源充 電、放電，通過在Labview軟件界面設(shè)定各種參數(shù)，以確定高壓脈沖電源輸出脈沖的幅度、 脈寬和頻率；高壓脈沖電源放電產(chǎn)生高壓脈沖或高壓脈沖串，高壓脈沖通過刺激線圈產(chǎn)生 強(qiáng)脈沖電流從而獲得強(qiáng)磁場，進(jìn)而在組織內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場，達(dá)到刺激目的；溫度測量裝置檢 測線圈溫度，將溫度值反饋給Labview控制軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。本發(fā)明的工作流程為PC機(jī)通過控制電路設(shè)置充電電源的參數(shù)，控制電源將交 流電轉(zhuǎn)換為直流電，并對(duì)儲(chǔ)能電容充電，同時(shí)充電電源通過控制電路返回相應(yīng)的狀態(tài)給PC 機(jī)，當(dāng)充電電源充電完成，它返回給PC機(jī)充電就緒的信號(hào)，此時(shí)PC機(jī)就可以通過控制電路 控制放電開關(guān)將儲(chǔ)能電容中的電能釋放到線圈中。在此過程中，PC機(jī)還通過控制電路時(shí)時(shí) 監(jiān)測線圈的狀態(tài)。本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激儀包括以下功能
刺激方式上有單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激、序列模式4項(xiàng)，其中參數(shù)包含刺激 強(qiáng)度、頻率、持續(xù)時(shí)間、脈沖個(gè)數(shù)、脈沖串個(gè)數(shù)、等待時(shí)間等六項(xiàng)；狀態(tài)顯示功能有線圈連接狀態(tài)顯示，高壓脈沖電源充電狀態(tài)顯示，線圈溫度過高 報(bào)警提示，重復(fù)刺激與隨機(jī)刺激刺激剩余倒計(jì)時(shí)顯示等；附加功能有病人信息登記及讀取(含數(shù)據(jù)庫管理)，病人治療及診斷報(bào)告打印 (含肌電圖、治療參數(shù)、治療效果分析等多項(xiàng))，以及遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)通信等。其中病人治療 及診斷報(bào)告是系統(tǒng)結(jié)合病人各種信息自動(dòng)生成的word文檔，操作者可根據(jù)自己需要進(jìn)行 編輯，方便易用。單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式設(shè)計(jì)原理相通，都是通過各自界面設(shè)定 參數(shù)，控制NI PCI-6221板卡輸出數(shù)字脈沖信號(hào)，包括脈沖信號(hào)的頻率和幅值。利用OT PCI-6221板卡的Counter 0通道控制放電脈沖信號(hào)的輸出。單刺激為一次觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式為一次觸發(fā)多 個(gè)脈沖信號(hào)，重復(fù)刺激頻率固定，隨機(jī)刺激每單次觸發(fā)一串脈沖信號(hào)的頻率為用戶設(shè)定的 頻率范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生，序列模式則為重復(fù)刺激的序列形式，即多個(gè)重復(fù)刺激的集合。單刺激、重復(fù)刺激、隨機(jī)刺激和序列模式通過設(shè)定放電強(qiáng)度參數(shù)，控制OT PCI-6221板卡輸出基準(zhǔn)電壓模擬信號(hào)，利用PCI-6221板卡的AO 0通道控制基準(zhǔn)電壓信號(hào) 輸出。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其溫度測量裝置8，主要由溫度傳感器、保護(hù)電路和增 益放大電路組成。溫度傳感器采用了鉬金屬溫度傳感器PT100，增益放大部分采用了低功 耗，具有內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器LM358。此外，在增益放大電路的信號(hào)輸入端增加了 防雷保護(hù)電路，大大增強(qiáng)了溫度測量裝置的抗干擾能力。本發(fā)明的溫度測量裝置工作原理 是，溫度在0-100度變化時(shí)，當(dāng)溫度上升時(shí)，輸入差分電路的差分信號(hào)變大，放大電路的輸 出電壓相應(yīng)升高。本發(fā)明中的經(jīng)顱磁刺激儀，其溫度測量裝置其各部件連接關(guān)系圖如圖15，圖16是 本實(shí)施例的電原理圖。其中PT100置于線圈內(nèi)部，用于感應(yīng)線圈的溫度，感應(yīng)回來的信號(hào)經(jīng)增益放大電 路將信號(hào)發(fā)大后再送給信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集。如果采用8字型線圈，則將PT100置于8 字型線圈的兩線圈交接處，與線圈一起由絕緣導(dǎo)熱硅橡膠灌封(數(shù)據(jù)線暴露在灌封的線圈 模塊的外面)。PT100通過普通連接線與增益放大電路相連，增益放大電路再通過普通的連 接線與信號(hào)采集系統(tǒng)相連。這個(gè)信號(hào)采集系統(tǒng)可以為公知的信號(hào)采集方式/技術(shù)，本實(shí)施 例的增益放大電路通過數(shù)據(jù)線與Iabview的接線盒相連，接線盒再通過屏蔽式線纜與計(jì)算 機(jī)PCI卡相連，PCI卡與上層Iabview軟件通信，采集溫度。肌電信號(hào)通過LF444差分放大 模塊后信號(hào)放大，再進(jìn)入增益控制模塊，通過撥段開關(guān)調(diào)節(jié)電路的時(shí)間參數(shù)和電路的通帶 范圍，對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益控制；再通過光耦隔離器阻斷外部干擾信號(hào)對(duì)微弱肌電信號(hào)的干擾， 并避免后端的高壓信號(hào)對(duì)前端電路造成影響；最終通過濾波和運(yùn)算放大將信號(hào)輸出給采集 設(shè)備。由圖16可以看出本發(fā)明的基于Labview的經(jīng)顱磁刺激儀溫度測量裝置工作原理， 即溫度在0-100度變化時(shí)，當(dāng)溫度上升時(shí)，PT100的阻值變大，輸入差分電路的差分信號(hào)變 大，放大電路的輸出電壓AV相應(yīng)升高。PT100、R2、R3和R4組成傳感器測量電橋，輸出差分信號(hào)，為了保證電橋輸出電壓的穩(wěn)定性，電橋的輸入電壓通過TL431穩(wěn)至2. 5V。從電橋輸出 的差分信號(hào)經(jīng)過LM358雙運(yùn)放兩級(jí)放大之后輸入數(shù)據(jù)采集卡。其中調(diào)節(jié)電位器R3能夠調(diào) 整差分輸入信號(hào)的大小，通常用于調(diào)整零點(diǎn)。Dl、D2、D3和D4為并聯(lián)在PT100上的防雷保 護(hù)電路，它們是由4個(gè)高壓瞬態(tài)抑制二極管SMBJ18A組成，它們能有效地提高電路的抗沖擊 能力。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，主要由一小型核磁共振成像系統(tǒng)、一光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)和一經(jīng)顱磁刺激儀組成；其中小型核磁共振成像系統(tǒng)與經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)連接，小型核磁共振成像系統(tǒng)掃描得到掃描成像數(shù)據(jù)傳輸至該微機(jī)數(shù)據(jù)庫中；經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)調(diào)取該成像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維模型重建，重建后配準(zhǔn)刺激線圈，指導(dǎo)線圈固定位置，使得線圈刺激焦點(diǎn)與指定刺激點(diǎn)重合；經(jīng)顱磁刺激儀的高壓脈沖發(fā)生器作用于線圈；經(jīng)顱磁刺激儀與光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)均連接在導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)上，工作時(shí)分屏獨(dú)立顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，經(jīng)顱磁刺激儀主要包括一高壓脈沖電源、一肌電采集裝置和一溫度測量裝置，以及負(fù)責(zé)控制高壓脈沖電源、采 集肌電信號(hào)和采集溫度信號(hào)的基于Labview圖形化編譯平臺(tái)的經(jīng)顱磁刺激控制軟件；所述 的高壓脈沖電源、肌電采集裝置和一溫度測量裝置分別連接至一數(shù)據(jù)采集卡；該數(shù)據(jù)采集 卡連接至一微機(jī)；高壓脈沖電源與刺激線圈連接；高壓脈沖電源包括有充電電源、控制電路和放電開關(guān)三部分；刺激線圈由銅線繞制，繞制的形狀為圓形線圈、8字型線圈、蝶形線圈或陣列線圈；溫度測量裝置由溫度傳感器、保護(hù)電路和增益放大電路組成。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，高壓脈沖電源、肌電采集裝置 和溫度測量裝置分別通過一接線盒連接至數(shù)據(jù)采集卡，或直接與數(shù)據(jù)采集卡之間用數(shù)據(jù)線 連接。
4.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，肌電采集裝置為雙通道抗干 擾的肌電信號(hào)采集裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，使用小型核磁共振成像系統(tǒng)， 配套使用有柔性電磁屏蔽材料制成的屏蔽衣，屏蔽效果在70db以上。
6.如權(quán)利要求1中所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)包含雙 目紅外攝像機(jī)、光學(xué)定位工具及導(dǎo)航軟件。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，其中，光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)中的光學(xué) 定位工具為紅外反射球。
8.權(quán)利要求1所述導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法，其操 作步驟為A)調(diào)取經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)數(shù)據(jù)庫中核磁共振掃描成像數(shù)據(jù)；B)對(duì)圖像中的區(qū)域進(jìn)行勾劃；C)對(duì)勾劃的圖像進(jìn)行分割；D)對(duì)分割后的圖像進(jìn)行三維重建；E)固定磁刺激線圈，攝像機(jī)獲取光學(xué)定位工具坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；F)指針偏移，使攝像機(jī)得到該指針尖端數(shù)據(jù)；G)用Pointer光學(xué)定位工具選取磁刺激線圈表面不共線的三個(gè)凹陷的點(diǎn)；H)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，將三個(gè)凹陷的點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的位置轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系；I)通過三點(diǎn)共面求得其法向量；J)根據(jù)線圈焦點(diǎn)位置坐標(biāo)和表面法向量，便可在三維空間中仿真出線圈的位置和姿態(tài)；K)選取三維圖像空間中的標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)；L)用Pointer光學(xué)定位工具選取病人空間中對(duì)應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)；M)利用迭代最近點(diǎn)方法對(duì)上述兩個(gè)空間進(jìn)行配準(zhǔn)；N)依據(jù)線圈校準(zhǔn)，圖像空間和實(shí)際空間的配準(zhǔn)得出結(jié)果，進(jìn)行導(dǎo)航定位操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方法， 其中，步驟E中的坐標(biāo)系數(shù)據(jù)是光學(xué)定位工具定義的局部坐標(biāo)系原點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下空 間坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定位方 法，其中，步驟G中指針依次采點(diǎn)的順序是固定的。
全文摘要
一種導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)，主要由一小型核磁共振成像系統(tǒng)、一光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)和一經(jīng)顱磁刺激儀組成；其中小型核磁共振成像系統(tǒng)與經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)連接，小型核磁共振成像系統(tǒng)掃描得到掃描成像數(shù)據(jù)傳輸至該微機(jī)數(shù)據(jù)庫中；經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)中的光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)調(diào)取該成像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維模型重建，重建后配準(zhǔn)刺激線圈，指導(dǎo)線圈固定位置，使得線圈刺激焦點(diǎn)與指定刺激點(diǎn)重合；經(jīng)顱磁刺激儀的高壓脈沖發(fā)生器作用于線圈；經(jīng)顱磁刺激儀與光學(xué)定位導(dǎo)航系統(tǒng)均連接在導(dǎo)航經(jīng)顱磁刺激治療系統(tǒng)的微機(jī)上，工作時(shí)分屏獨(dú)立顯示。本發(fā)明操作方便，定位準(zhǔn)確，刺激有針對(duì)性，功能強(qiáng)大，可廣泛用于精神科、神經(jīng)科及康復(fù)科。
文檔編號(hào)A61N2/04GK101912668SQ20101023582
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者夏偉杰, 王旻, 許海田 申請人:香港腦泰科技有限公司