本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備，尤其涉及一種多臂神經(jīng)調(diào)控定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、經(jīng)顱磁刺激（transcranial?magnetic?stimulation，tms）在臨床神經(jīng)精神疾病及康復(fù)領(lǐng)域獲得越來越多的認(rèn)可，它是一種研究人類神經(jīng)生理學(xué)的技術(shù)，具有非侵入且無痛的特點(diǎn)，也可以用于一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療。

2、現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于經(jīng)顱磁刺激治療設(shè)備的操作大都是使用經(jīng)顱磁刺激線圈結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)在同一時(shí)間刺激單個(gè)腦區(qū)單個(gè)靶點(diǎn)，無法達(dá)到理想的治療效果。在對(duì)多個(gè)腦區(qū)多個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)刺激時(shí)，是結(jié)合經(jīng)顱磁定位帽通過人工操作或支架固定控制經(jīng)顱磁線圈，來對(duì)患者進(jìn)行治療，人工操作很不方便，需要長(zhǎng)時(shí)間手持線圈或者利用支架固定一個(gè)特定角度；患者的體驗(yàn)感不好，容易造成脫靶，脫靶后需要重新定位靶點(diǎn)，人工定位比較繁瑣也不夠精準(zhǔn)，從而使得患者的治療效果降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種多臂神經(jīng)調(diào)控定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，通過多個(gè)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)了針對(duì)多腦區(qū)進(jìn)行多個(gè)治療靶點(diǎn)的同時(shí)治療，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)顱磁刺激治療設(shè)備中人工操作靶點(diǎn)刺激不方便、容易造成脫靶、且脫靶后需多次對(duì)靶點(diǎn)重新定位，導(dǎo)致定位繁瑣不夠精準(zhǔn)，患者的治療效果低下的缺陷。

2、本發(fā)明提供一種多臂神經(jīng)調(diào)控定位導(dǎo)航系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：包括：第一機(jī)械臂、第一線圈適配器、第一經(jīng)顱磁線圈、第二機(jī)械臂、第二線圈適配器、第二經(jīng)顱磁線圈、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)支架、光學(xué)定位儀、光學(xué)定位儀支架、治療椅、平板；

3、所述第一經(jīng)顱磁線圈通過所述第一線圈適配器固定于所述第一機(jī)械臂的末端，所述第二經(jīng)顱磁線圈通過所述第二線圈適配器固定于所述第二機(jī)械臂的末端；

4、所述第一機(jī)械臂與所述第二機(jī)械臂固定于所述治療椅的兩側(cè)；

5、所述光學(xué)定位儀安裝于所述光學(xué)定位儀支架上，所述光學(xué)定位儀用于獲取坐在所述治療椅上的患者頭部的位姿信息；

6、所述計(jì)算機(jī)安裝于所述計(jì)算機(jī)支架上，所述計(jì)算機(jī)用于根據(jù)患者的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)劃出患者頭部的多個(gè)治療靶點(diǎn)，并根據(jù)所述治療靶點(diǎn)確定出所述第一機(jī)械臂和所述第二機(jī)械臂的待治療位姿。

7、在一些實(shí)施例中，所述第一線圈適配器上設(shè)有被所述光學(xué)定位儀識(shí)別的第一跟蹤標(biāo)志物；所述第二線圈適配器上設(shè)有被所述光學(xué)定位儀識(shí)別的第二跟蹤標(biāo)志物；坐在所述治療椅上的患者頭部設(shè)置有頭部標(biāo)志物；手持探針上設(shè)有探針標(biāo)志物；所述光學(xué)定位儀用于獲取所述頭部標(biāo)志物以及所述探針標(biāo)志物在光學(xué)定位儀空間下的位姿信息。

8、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)還用于采集以下信息：

9、所述第一跟蹤標(biāo)志物在第一機(jī)械臂空間下的第一機(jī)械臂位姿信息；

10、所述第二跟蹤標(biāo)志物在第二機(jī)械臂空間下的第二機(jī)械臂位姿信息。

11、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)還用于建立空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，所述空間轉(zhuǎn)換關(guān)系包括患者空間注冊(cè)，所述計(jì)算機(jī)建立患者空間注冊(cè)的過程包括：

12、獲取患者面部特征點(diǎn)在患者空間下的第一特征點(diǎn)坐標(biāo)；

13、獲取光學(xué)定位儀識(shí)別得到的患者面部特征點(diǎn)在光學(xué)定位儀空間下的第二特征點(diǎn)坐標(biāo)；

14、使用點(diǎn)云配準(zhǔn)算法將所述第一特征點(diǎn)坐標(biāo)，與所述第二特征點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行配準(zhǔn)，得到患者空間與光學(xué)定位儀空間的空間轉(zhuǎn)換矩陣。

15、在一些實(shí)施例中，所述獲取患者面部特征點(diǎn)在患者空間下的第一特征點(diǎn)坐標(biāo)，包括：

16、對(duì)讀取的患者醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，得到三維模型數(shù)據(jù)，并從所述三維模型數(shù)據(jù)中提取得到患者面部特征點(diǎn)在患者空間下的第一特征點(diǎn)坐標(biāo)；

17、光學(xué)定位儀識(shí)別得到的患者面部特征點(diǎn)在光學(xué)定位儀空間下的第二特征點(diǎn)坐標(biāo)的過程包括：

18、將手持探針的探針末端置于患者面部特征點(diǎn)處，通過所述光學(xué)定位儀采集所述手持探針的探針標(biāo)志物在光學(xué)定位儀空間下的特征點(diǎn)坐標(biāo)，作為患者面部特征點(diǎn)在光學(xué)定位儀空間下的第二特征點(diǎn)坐標(biāo)。

19、在一些實(shí)施例中，所述空間轉(zhuǎn)換關(guān)系還包括機(jī)械臂空間注冊(cè)，所述計(jì)算機(jī)建立機(jī)械臂空間注冊(cè)的過程包括：

20、通過運(yùn)動(dòng)第一機(jī)械臂，將第一線圈適配器的第一跟蹤標(biāo)志物置于光學(xué)定位儀視野范圍內(nèi)，采集第一跟蹤標(biāo)志物在光學(xué)定位儀空間下的第一光學(xué)位姿信息；

21、通過運(yùn)動(dòng)第二機(jī)械臂，將第二線圈適配器的第二跟蹤標(biāo)志物置于光學(xué)定位儀視野范圍內(nèi)，采集第二跟蹤標(biāo)志物在光學(xué)定位儀空間下的第二光學(xué)位姿信息；

22、將采集的第一機(jī)械臂位姿信息與所述第一光學(xué)位姿信息進(jìn)行空間配準(zhǔn)，得到第一機(jī)械臂空間與光學(xué)定位儀空間的第一轉(zhuǎn)換矩陣；

23、將采集的第二機(jī)械臂位姿信息與所述第二光學(xué)位姿信息進(jìn)行空間配準(zhǔn)，得到第二機(jī)械臂空間與光學(xué)定位儀空間的第二轉(zhuǎn)換矩陣。

24、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)還用于根據(jù)患者空間注冊(cè)以及機(jī)械臂空間注冊(cè)，確定出患者空間與第一機(jī)械臂空間的第三空間轉(zhuǎn)換矩陣、以及患者空間與第二機(jī)械臂空間的第四空間轉(zhuǎn)換矩陣；

25、根據(jù)所述第三空間轉(zhuǎn)換矩陣，將所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)劃出的治療靶點(diǎn)轉(zhuǎn)換為第一機(jī)械臂空間下的第一待治療靶點(diǎn)；

26、根據(jù)所述第四空間轉(zhuǎn)換矩陣，將所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)劃出的治療靶點(diǎn)轉(zhuǎn)換為第二機(jī)械臂空間下的第二待治療靶點(diǎn)；

27、確定第一機(jī)械臂在所述第一待治療靶點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的第一待治療位姿，并控制第一機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至所述第一待治療位姿；

28、確定第二機(jī)械臂在所述第二待治療靶點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的第二待治療位姿，并控制第二機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至所述第二待治療位姿。

29、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)還用于在仿真環(huán)境中確定出所述第一待治療位姿以及第二待治療位姿，并在仿真環(huán)境中對(duì)第一機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑以及第二機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行模擬仿真。

30、在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)還用于采集所述光學(xué)定位儀獲取的所述頭部標(biāo)志物在光學(xué)定位儀空間下的第三位姿信息；

31、根據(jù)患者空間注冊(cè)以及機(jī)械臂空間注冊(cè)，將所述第三位姿信息轉(zhuǎn)換為第一機(jī)械臂空間下的第一補(bǔ)償位姿、以及第二機(jī)械臂空間下的第二補(bǔ)償位姿；

32、通過所述第一補(bǔ)償位姿對(duì)第一機(jī)械臂的第一待治療位姿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并通過所述第二補(bǔ)償位姿對(duì)第二機(jī)械臂的第二待治療位姿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

33、本發(fā)明還提供一種多臂神經(jīng)調(diào)控定位導(dǎo)航方法，方法包括如下步驟：

34、獲取患者的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)以及患者頭部的位姿信息，并根據(jù)所述醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)劃出患者頭部上的多個(gè)治療靶點(diǎn)；

35、建立患者空間注冊(cè)以及機(jī)械臂空間注冊(cè)，確定患者空間與機(jī)械臂空間的空間轉(zhuǎn)換矩陣，其中，所述患者空間注冊(cè)包括患者空間與光學(xué)定位儀空間之間的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，所述機(jī)械臂空間注冊(cè)包括光學(xué)定位儀空間與機(jī)械臂空間的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系；

36、根據(jù)所述空間轉(zhuǎn)換矩陣，將患者頭部上的多個(gè)治療靶點(diǎn)轉(zhuǎn)換為機(jī)械臂空間下的待治療靶點(diǎn)；

37、確定機(jī)械臂在待治療靶點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的待治療位姿，并根據(jù)患者頭部的位姿信息對(duì)所述待治療位姿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，以控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的待治療位姿。

38、本發(fā)明提供的一種多臂神經(jīng)調(diào)控定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)使用多個(gè)機(jī)械臂進(jìn)行導(dǎo)航定位，利用計(jì)算機(jī)根據(jù)患者的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)規(guī)劃出患者頭部的多個(gè)治療靶點(diǎn)，并根據(jù)治療靶點(diǎn)確定出多個(gè)機(jī)械臂的待治療位姿。由此可以利用固定有經(jīng)顱磁線圈的機(jī)械臂同時(shí)進(jìn)行多個(gè)治療靶點(diǎn)進(jìn)行多腦區(qū)治療，提高了經(jīng)顱磁的治療效果，降低了人工操作難度，減小了人為因素導(dǎo)致的定位誤差。