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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510122942.1 (22)申请日 2015.03.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104740780 A (43)申请公布日 2015.07.01 (73)专利权人 中国科学院电工研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条6 号 (72)发明人 张广浩霍小林吴昌哲张丞 (74)专利代理机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 11251 代理人 关玲 (51)Int.Cl. A61N 2/04(2006.01) 审查员 杨林靖 (54)发。
2、明名称 一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装 置 (57)摘要 一种用于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。 电磁定位导航模块(1)和线 圈姿态控制模块(2)、 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。 图像采集和处理模块(4)可在图像空间重 建患者三维头模型， 标记治疗靶点。 电磁定位导 航模块(1)记录患者头部(8)空间位置和线圈姿 态， 并将图像空间和传感器空间的头部位。
3、置和经 颅磁刺激器线圈(7)位置进行配准。 通过电磁场 计算模块(5)的计算在显示模块(6)中显示患者 头部感应电场分布。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 104740780 B 2017.04.19 CN 104740780 B 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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、 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 权利要求书 1/2 页 2 CN 104740780 B 2 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。
9、 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X。
10、1Y1Z1O1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。 权利要求书 2/2 页 3 CN 104740780 B 3 一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置 技术领域 0001 本发明涉及一种医疗器械。
11、设备， 特别涉及一种磁刺激器的定位导航装置。 背景技术 0002 19世纪的80年代初， 英国科学家贝克等人开始研究利用磁刺激对大脑神经活动进 行干预， 并于1985年首次成功刺激了人脑的运动中枢， 用肌电测得了运动皮层诱发电位 (Motor-evoked potentials， MEPs)。 这也标志着经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)进入了历史舞台。 随着大功率器件发展和电路的改进， 80年代末出现了 重复磁刺激器(Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,rTMS)， 这种刺激器每 秒可。
12、以产生1100个脉冲。 磁刺激器是根据电磁感应的原理， 将电容器中储存的能量在短时 间内释放刺激线圈中， 形成脉冲电流， 进而在其附近空间中形成脉冲磁场和和感应电场。 当 刺激线圈刺激人体时， 人体神经组织中产生感应电流， 并使神经细胞的细胞膜去极化， 产生 动作电位。 根据刺激部位的不同可以产生不同的效果， 如刺激大脑皮层主运动区， 皮层兴奋 可传导至四肢肌肉。 利用肌电图仪可记录到运动诱发电位， 利用诱发电位的波幅和潜伏期 可以评价神经系统的功能。 也可刺激大脑皮层的其他区域对抑郁症、 偏头痛等疾病进行治 疗。 0003 经颅磁刺激的定位是诊断与治疗过程中的关键问题， 一般采用手动定位， 。
13、刺激时 手持刺激线圈， 根据人手指的响应改变线圈位置寻找靶点， 最终确定位置后固定线圈。 较精 确的定位方法可采用经颅磁刺激导航系统， 目前有两种， 一种是机器视觉定位导航系统， 如 中国专利 “经颅磁刺激导航系统及经颅磁刺激线圈定位方法” (201210281507 .X， 201210281472.X)； 另一种是光学定位导航系统， 如中国专利 “一种导航经颅磁刺激治疗系 统” (201010235826.8)，“一种用于重复经颅磁刺激光学定位导航系统的校准装置和方法” (201010235828.7)。 机器视觉定位导航系统需要定位帽， 定位帽的厚度增加了线圈与大脑 皮层的距离， 增加了。
14、刺激强度， 造成能量的浪费， 特别是在需要经颅磁刺激和脑电记录同时 进行时， 同时佩戴定位帽和脑电电极帽会增加更多的线圈与大脑皮层距离。 在光学定位导 航系统中， 由于物体对光的阻碍作用， 对光学传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学定位系统的使用。 其次， 现有导航系统并没有实时显示头部的感应 电场分布， 特别是感应电场的方向信息。 发明内容 0004 本发明的目的是克服现有技术的缺点， 提出一种定位精度高， 无需定位帽， 不受遮 挡的经颅磁刺激器定位导航装置。 0005 在对患者进行经颅磁刺激时， 通常由医师确定治疗靶点， 但是实际刺激的位置， 即 刺激靶点， 一。
15、般会与医生制定的治疗靶点存在偏差， 这是由经颅磁刺激导航定位中存在的 误差引起的， 为了消除这种误差， 本发明采用了以下技术方案： 0006 本发明用于经颅磁刺激磁定位导航的装置主要由电磁定位导航模块、 线圈姿态控 说明书 1/6 页 4 CN 104740780 B 4 制模块、 三维移动座椅、 图像采集和处理模块、 电磁场计算模块、 显示模块和经颅磁刺激器 线圈七个部分组成。 其中电磁定位导航模块和线圈姿态控制模块及三维移动座椅相连； 线 圈姿态控制模块安装在经颅磁刺激器线圈上， 线圈姿态控制模块和三维移动座椅将其携带 的传感器空间的患者头部空间位置和线圈姿态信息送至电磁定位导航模块； 图。
16、像采集和处 理模块的输出端连接电磁定位导航模块的输入端， 电磁场计算模块的输出端连接显示模块 的输入端； 所述的图像采集和处理模块对患者头部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， 电磁定位导航模块将图像空间的头部和线圈位置进行配准； 电磁场计算模块实时对患 者头部中的感应电场分布进行仿真计算， 并在显示模块中显示。 0007 所述的电磁导航模块包含位置传感器和配准单元， 位置传感器与配准单元相连， 位置传感器将位置信息送入配准单元。 配准单元将图像空间内的坐标系与传感器空间内的 坐标系进行配准。 所述的图像空间是。
17、指由患者头部图像、 线圈模型等虚拟物体或模型所在 的空间， 传感器空间是指线圈、 患者头部等真实物体所在的空间。 0008 所述的图像采集和处理模块对患者头部进行扫描得到断层图像， 并将断层图像进 行三维重建， 进而得到图像空间的患者头部模型。 在患者头部模型中标记治疗靶点位置和 所需感应电场方向， 然后传送至电磁定位导航模块中的配准单元。 图像采集和处理模块可 以采用如磁共振成像系统等装置。 在图像空间中加入经颅磁刺激器线圈模型， 使线圈表面 与头皮相切， 线圈的垂直轴通过治疗靶点。 经颅磁刺激器线圈通常是8字线圈， 8字线圈两个 圆的切线方向与所需感应电场方向平行。 0009 所述的电磁定。
18、位导航模块分别和线圈姿态控制模块、 三维移动座椅、 图像采集和 处理模块、 电磁场计算模块相连。 经颅磁刺激器线圈和线圈姿态控制模块相连； 显示模块和 电磁场计算模块相连。 图像采集和处理模块对患者头部进行成像， 并在图像空间进行三维 重建， 在重建后的几何三维头模型上标记治疗靶点位置和感应电场方向， 之后将标记好的 几何三维头模型送入电磁定位导航模块。 线圈姿态控制模块安装在经颅磁刺激器线圈上， 患者坐于三维移动座椅上， 三维移动座椅上的头部固定装置可确保头部相对于座椅的位置 不发生变化。 电磁导航模块的位置传感器将传感器空间的患者头部空间位置和线圈姿态信 息送至电磁导航模块的配准单元， 与。
19、图像空间的患者头部位置和线圈姿态进行配准。 电磁 场计算模块实时对患者头部中的感应电场分布进行仿真计算， 并在显示模块中显示。 0010 所述的位置传感器输出传感器的坐标， 该坐标位于传感器空间。 患者坐在三维移 动座椅上， 固定好头部， 用位置传感器标记头部位置和线圈姿态， 将传感器空间的患者头部 位置和线圈姿态信息送至配准单元。 配准单元将传感器空间的患者头部位置、 线圈姿态和 图像空间的患者头部位置、 线圈姿态进行配准， 并控制三维移动平台移动， 通过线圈姿态控 制模块使线圈旋转， 最终使得线圈轴线通过患者头部图像的治疗靶点， 实现刺激靶点与治 疗靶点的重合， 且头部感应场方向与图像空间。
20、中标注的感应电场方向一致。 0011 所述的电磁场计算模块根据电磁定位导航模块中线圈和头部的位置计算一定刺 激强度下头部感应电场分布， 并在显示模块上显示。 0012 本发明装置的工作流程如下： 0013 第一步， 图像采集和处理模块对患者头部进行成像， 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， 说明书 2/6 页 5 CN 104740780 B 5 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， 人体垂直轴为Z 轴， 矢状轴为Y轴， 冠状轴为X轴， 原点为选定的一个参考点， 如两眼连线之中点。 001。
21、4 第二步， 由临床医师确定需要刺激的位置， 即治疗靶点； 利用图像采集和处理模块 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， 感应电场方向应 垂直于治疗靶点处大脑沟回所在平面。 所需感应电场大小由医师确定。 0015 第三步， 图像采集和处理模块在图像空间对图像进行分割， 包括头皮、 颅骨、 大脑 灰质、 大脑皮质、 脑脊液等区域， 并赋予电学参数， 即电导率和介电常数， 形成电磁头模型。 0016 第四步， 图像采集和处理模块在图像空间中加入经颅磁刺激器线圈模型， 建立经 颅磁刺激器线圈坐标系， 刺激线圈通常是8字线圈， 经颅磁刺激器线圈中心为坐标系原点O， Z轴通过。
22、线圈中心且垂直于线圈表面， X轴通过8字线圈两个圆的圆心， Y轴通过原点且垂直 与XOZ平面。 0017 第五步， 图像采集和处理模块确定图像空间中经颅磁刺激器线圈与图像空间的患 者几何头模型的相对位置， 即经颅磁刺激器线圈平面与头皮表面相切， 第二步确定的治疗 靶点在线圈的Z轴上， 第二步确定的感应电场方向与经颅磁刺激器线圈Y轴平行。 0018 第六步， 患者坐于三维移动平台上， 三维移动平台上安装有头部固定装置， 确保患 者头部相对于移动平台不发生变化。 使用电磁导航模块中的位置传感器在传感器空间记录 患者头部三个参考点， 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，。
23、 人体垂直轴为Z轴， 矢状轴为Y轴， 冠状轴为X轴， 原点为选定的一个参考点， 如两眼连线 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。 0019 第七步， 将经颅磁刺激器线圈安装在线圈姿态控制模块上， 建立传感器空间经颅 磁刺激器线圈坐标系， 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， Z轴通过线圈中心且垂直于线圈表面， X轴通过8字线圈两个圆 的圆心， Y轴通过原点且垂直与XOZ平面。 0020 第八步， 将第六至七步中确定的图像空间中的患者头部和刺激线圈位置信息送至 电磁导航模块， 将第六步和第七步确定的传。
24、感器空间患者头部和线圈位置送至电磁导航模 块， 电磁导航模块中的配准单元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使线圈姿态与图像空间中的线圈姿态一 致， 然后控制传感器空间中三维移动平台运动至图像空间中患者头部所在位置。 0021 第九步， 利用电磁场计算模块计算患者头部感应电场分布， 并在显示模块中显示， 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至八步， 直至显示 模块上显示的计算结果与所需感应电场一致。 由医师确定的感应电场大小逆推出线圈中的 电流， 即刺激强度。 0022 第十步， 结束导航定位， 按医生指定。
25、的刺激模式进行刺激， 可对刺激强度进行微 调。 0023 通过以上十个步骤， 可确定患者头部和经颅磁刺激器线圈的相对位置， 达到实际 刺激靶点与所需要治疗靶点重合的目的。 0024 由于采用了以上技术方案， 使本发明具备的有益效果在于： 0025 (1)本发明采用了电磁定位方法， 电磁场不受物体遮挡的影响， 可保证整个定位导 航过程的不间断运行。 说明书 3/6 页 6 CN 104740780 B 6 0026 (2)本发明采用了线圈姿态控制模块和三维移动平台， 将导航定位过程中线圈姿 态调整和经颅磁刺激线圈的空间三维移动分开， 降低了整套控制系统的复杂性。 三维移动 座椅具有头部固定装置，。
26、 保证患者头部与三维移动座椅相对位置不变。 0027 (3)本发明中图像采集和处理模块中包含治疗靶点处感应电场方向选取功能， 根 据大脑沟回走向， 标注所需的感应电场方向， 感应电场方向应垂直于大脑沟回所在平面， 这 种治疗靶点标注方法可以在较小刺激强的情况下诱发大脑皮层兴奋。 0028 (4)本发明中经颅磁刺激磁定位导航装置包括电磁场计算模块， 可计算导航定位 后头部感应电场并与所需感应电场进行比较， 验证导航定位的准确性。 附图说明 0029 图1为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置结构框图； 0030 图2为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的头部定位方法示意图； 0031 。
27、图3为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的线圈坐标系示意图； 0032 图4为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的位置传感器结构图； 0033 图5所示为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的具体工作流程图。 具体实施方式 0034 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。 0035 图1所示为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的一个实施例， 所述的 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。 0036 电磁定位导航模块1包括位置传感器1a和配准。
28、单元1b。 0037 所述的电磁定位导航模块1分别和线圈姿态控制模块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相连。 经颅磁刺激器线圈7和线圈姿态控制模块2相连； 显示 模块6和电磁场计算模块5相连。 线圈姿态控制模块2安装在经颅磁刺激器线圈7上， 位置传 感器1a分别安装在线圈姿态控制模块2和三维移动座椅3上， 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配准单元1b； 同时配准单元1b可控制线圈姿态控制模 块2带动经颅磁刺激线圈7旋转， 控制三维移动座椅3移动； 同时配准单元1b也可将图像空间 的患者几何三维头模型送至电磁场计算模块5， 电磁场计算模。
29、块5可将结算结果送至显示模 块6。 0038 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 后的几何三维头模型上标记治疗靶点位置和感应电场方向， 之后将标记好的几何三维头模 型送入电磁定位导航模块1。 线圈姿态控制模块2安装在经颅磁刺激器线圈7上， 患者坐于三 维移动座椅3上， 三维移动座椅3上的头部固定装置可确保头部相对于座椅的位置不发生变 化， 位置传感器1a将传感器空间的患者头部8空间位置和线圈姿态信息送至配准单元1b并 与图像空间的头部位置和线圈姿态进行配准。 电磁场计算模块5可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。 003。
30、9 图2所示为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的头部定位方法。 定位 前需要分别在图像空间的患者头部上标记三个参考点、 治疗靶点9和所需感应电场方向10。 说明书 4/6 页 7 CN 104740780 B 7 其中参考点R0位于两眼连线中点， 参考点R1位于左耳尖， 参考点R2位于右耳尖。 分别在传感 器空间和图像空间建立头部坐标系XYZO和X Y Z O ， 以参考点R0为原点O(O )， 人体垂直轴 为Z(Z )轴， 矢状轴为Y(Y )轴， 冠状轴为X(X )轴。 治疗靶点9由医师制定和所需感应电场方 向10垂直于治疗靶点处大脑沟回所在平面。 感应电场大小由医师确定。 0040。
31、 图3所示为本发明用于经颅磁刺激器的线圈坐标系示意图， 分别在传感器空间和 图像空间建立经颅磁刺激器线圈坐标系X1Y1Z1O1和X1 Y1 Z1 O1 ， 以线圈中心为原点， 线圈靠 近患者头部的一面为X1O1Y1(X1 O1 Y1 )平面， Z1(Z1 )轴垂直于X1O1Y1(X1 O1 Y1 )平面， X1 (X1 )轴为8字线圈两线圈圆心之连线， Y1(Y1 )轴沿8字线圈的两个圆的共同切线方向。 0041 图4所示为本发明用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置的位置传感器1a的结 构。 位置传感器1a采用电磁定位技术， 包括电磁场发射装置11和接收线圈12， 其中电磁场发 射装置11位于X。
32、2Y2Z2O2坐标系的原点， 可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在X2Y2Z2O2 坐标系中的位置。 0042 图5为本发明具体工作流程图。 如图5所示： 0043 步骤501： 图像采集和处理模块4对患者头部进行成像， 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， 并在其中标记三个参考点， 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， 原点为选定的一个参考点， 如两眼连线之中点R0； 。
33、0044 步骤502： 由临床医师确定需要刺激的位置， 即治疗靶点9； 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9的位置和所需感应电场方向10， 感应电场 10的方向应垂直于治疗靶点9处大脑沟回所在平面； 0045 步骤503： 图像采集和处理模块4在图像空间对图像进行分割， 包括头皮、 颅骨、 大 脑灰质、 大脑皮质、 脑脊液等区域， 并赋予电学参数， 即电导率和介电常数， 形成电磁头模 型； 0046 步骤504， 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模型， 建立 经颅磁刺激器线圈坐标系X1 Y1 Z1 O1 ， 经颅磁刺激器线圈通常是8字线圈， 线圈。
34、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X1 O1 Z1 平面； 0047 步骤505： 图像采集和处理模块4确定图像空间的患者几何头模型与经颅磁刺激器 线圈的相对位置， 即颅磁刺激器线圈的线圈平面与头皮表面相切， 线圈坐标系的Z 轴通过 步骤502确定的治疗靶点9， 线圈Y 轴与步骤502确定的感应电场方向10平行； 0048 步骤506： 患者坐于三维移动平台上， 三维移动平台上安装有头部固定装置， 确保 患者头部相对于移动平台不发生变化。 电磁定位导航模块1中的位置传感器1a在传感器空 间记录患者头部。
35、三个参考点， 即左右两个耳尖和两眼连线之中点； 建立传感器空间几何头 模型坐标系XYZO， 人体垂直轴为Z轴， 矢状轴为Y轴， 冠状轴为X轴， 原点为选定的一个参考 点， 如两眼连线之中点R0。 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； 0049 步骤507： 将经颅磁刺激器线圈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 说明书 5/6 页 8 CN 104740780 B 8 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。
36、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； 0050 步骤508： 将步骤506和步骤507中确定的图像空间中的患者头部位置和经颅磁刺 激器线圈姿态信息送至电磁定位导航模块1的配准单元1b， 将步骤506和步骤507确定的传 感器空间患者头部位置和线圈姿态信息送至配准单元1b， 配准单元1b对图像空间和传感器 空间的患者头部位置和经颅磁刺激器线圈姿态进行配准， 首先控制传感器空间中线圈姿态 控制模块， 使经颅磁刺激器线圈姿态与图像空间中的经颅磁刺激器线圈姿态一致， 即 X1Y1Z1O1和X1 Y1 Z1 O1 坐标系重合， 然后控制传。
37、感器空间中三维移动平台运动至图像空间 中患者头部所在位置， 即XYZO和X Y Z O 坐标系重合； 0051 步骤509： 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， 如不一致需重复步骤506至步骤508， 直 至显示模块6上显示的计算结果与所需感应电场一致。 由医师确定的感应电场大小逆推出 所需的线圈电流， 即刺激强度。 0052 步骤510： 结束导航定位， 按医生指定的刺激模式进行刺激， 可对刺激强度进行微 调。 说明书 6/6 页 9 CN 104740780 B 9 图1 图2 说明书附图 1/3 页 10 CN 104740780 B 10 图3 图4 说明书附图 2/3 页 11 CN 104740780 B 11 图5 说明书附图 3/3 页 12 CN 104740780 B 12 。