经颅磁刺激治疗仪定位系统及方法与流程

本发明涉及经颅磁刺激领域，尤其涉及一种经颅磁刺激治疗仪定位系统及方法。

背景技术：

经颅磁刺激(transcranialmagneticstimulation,tms)是一种通过脉冲磁场在局部大脑皮层中产生电流以暂时激活或抑制该皮层的技术，可以治疗精神分裂症、抑郁症、强迫症、创伤后应激障碍等精神疾病，但是经颅磁刺激治疗仪的定位是诊断与治疗过程中的关键问题，一般采用两种方法，第一种是手动定位，刺激时手持经颅磁刺激治疗仪线圈，人工调节经颅磁刺激治疗仪线圈位置，但因治疗过程需要很长时间，对使用者会造成严重负荷，第二种是把经颅磁刺激治疗仪线圈固定在支架上，但是当患者头部移动时，经颅磁刺激治疗仪无法进行位置跟踪与补偿，从而影响治疗效果。

因此，现有技术中存在着无法自动、准确对经颅磁刺激治疗仪线圈进行定位的技术问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种经颅磁刺激治疗仪定位系统及方法，旨在解决现有技术中存在的无法自动、准确对经颅磁刺激治疗仪线圈进行定位的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种经颅磁刺激治疗仪定位系统，所述定位系统包括视觉导航装置、通信电路、机械臂装置、经颅磁刺激治疗仪线圈；

所述机械臂装置包括机械臂及机械臂控制器；

所述机械臂与所述经颅磁刺激治疗仪线圈相连；

所述视觉导航装置基于所述通信电路与所述机械臂控制器进行通讯，所述机械臂基于所述机械臂控制器的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至患者头部。

可选地，所述定位系统还包括第一反光球及第二反光球，所述第一反光球用于黏贴至所述患者头部，所述第二反光球设置于所述经颅磁刺激治疗仪线圈上。

可选地，所述第一反光球及所述第二反光球都用于反射所述视觉导航装置发出的红外光。

可选地，所述视觉导航装置包括两个红外摄像头及处理器；

所述两个红外摄像头用于基于所述第一反光球反射的红外光获取第一反光球的影像，并将所述第一反光球的影像发送至所述处理器；

所述两个红外摄像头还用于基于所述第二反光球反射的红外光获取第二反光球的影像，并将所述第二反光球的影像发送至所述处理器。

可选地，所述视觉导航装置包括一个红外摄像头、一个激光测距仪及处理器；

所述红外摄像头用于基于所述第一反光球反射的红外光获取第一反光球的影像并将所述第一反光球的影像发送至所述处理器，所述红外摄像头还用于基于所述第二反光球反射的红外光获取第二反光球的影像，并将所述第二反光球的影像发送至所述处理器；

所述激光测距仪用于测定与所述第一反光球之间的第一距离，及与所述第二反光球之间的第二距离，并将所述第一距离与所述第二距离发送至所述处理器。

可选地，所述机械臂为六自由度机械臂。

可选地，所述机械臂采用柔软驱动器作为关节。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种经颅磁刺激治疗仪定位方法，所述方法适用于如权利要求1至7任意一项所述的定位系统，所述方法包括：

两个红外摄像头获取黏贴至患者头部的第一反光球的影像，并将所述第一反光球的影像发送至处理器，所述处理器基于所述第一反光球的影像实时测量出所述患者头部的位置信息；

两个红外摄像头获取设置在经颅磁刺激治疗仪线圈上的第二反光球的影像，并将所述第二反光球的影像发送至所述处理器，所述处理器基于所述第二反光球的影像实时测量出所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息；

所述处理器对所述患者头部的位置信息及所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息进行位置叠加处理，得到位置叠加数据；

所述处理器将包含所述位置叠加数据的移动指令发送至机械臂控制器，所述机械臂控制器执行所述移动指令，机械臂基于所述机械臂控制器的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至所述患者头部。

为实现上述目的，本发明第三方面提供一种经颅磁刺激治疗仪定位方法，所述方法适用于如权利要求1至7任意一项所述的定位系统，所述方法包括：

红外摄像头获取黏贴至患者头部的第一反光球的影像，并将所述第一反光球的影像发送至处理器，激光测距仪测定与所述患者头部之间的第一距离，并将所述第一距离发送至所述处理器，所述处理器基于所述第一反光球的影像及所述第一距离实时测量出所述患者头部的位置信息；

红外摄像头获取设置在经颅磁刺激治疗仪线圈上的第二反光球的影像，并将所述第二反光球的影像发送至所述处理器，所述激光测距仪测定与所述第二反光球之间的第二距离，并将所述第二距离发送至所述处理器，所述处理器基于所述第二反光球的影像及所述第二距离实时测量出所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息；

所述处理器对所述患者头部的位置信息及所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息进行位置叠加处理，得到位置叠加数据；

所述处理器将包含所述位置叠加数据的移动指令发送至机械臂控制器，所述机械臂控制器执行所述移动指令，机械臂基于所述机械臂控制器的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至所述患者头部。

本发明提出的一种经颅磁刺激治疗仪定位系统，所述定位系统包括视觉导航装置、通信电路、机械臂装置、经颅磁刺激治疗仪线圈，所述机械臂装置包括机械臂及机械臂控制器，所述机械臂与所述经颅磁刺激治疗仪线圈相连，所述视觉导航装置基于所述通信电路与所述机械臂控制器进行通讯，所述机械臂基于所述机械臂控制器的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至患者头部。跟现有技术相比，本发明实施例中利用机械臂对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，因机械臂具有多自由度的特点，可以将经颅磁刺激治疗仪线圈以合适的力度贴合至患者头部，从而可以自动、准确地对经颅磁刺激治疗仪线圈进行定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位系统的细化结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位系统的细化结构示意图；

图3为图2所示实施例中的视觉导航装置101的细化结构示意图；

图4为图2所示实施例中的视觉导航装置101的另一细化结构示意图；

图5为本发明第三实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位方法的流程示意图；

图6为本发明第四实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位方法的流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位系统的细化结构示意图，所述定位系统包括视觉导航装置101、通信电路102、机械臂装置103、经颅磁刺激治疗仪线圈104；

所述机械臂装置103包括机械臂1031及机械臂控制器1032；

所述机械臂1031与所述经颅磁刺激治疗仪线圈104相连；

所述视觉导航装置101基于所述通信电路102与所述机械臂控制器1032进行通讯，所述机械臂1031基于所述机械臂控制器1032的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈104进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈104贴合至患者头部。

在本发明实施例中，定位系统包括视觉导航装置101、通信电路102、机械臂装置103及经颅磁刺激治疗仪线圈104。

其中，视觉导航技术是采用摄像头拍摄图像，运用机器视觉等相关技术识别路径，实现自动导航的一种新兴导航方法。

其中，机械臂1031为多自由度机械臂，机械臂1031采用柔软驱动器作为关节，柔软驱动器使得机械臂1031在人机交互中保证了安全性与稳定性，并且，机械臂1031结构紧凑、重量轻，可以很方便的集成在经颅磁刺激治疗仪中，此外，柔软驱动器使得经颅磁刺激治疗仪线圈104以合适的接触力压在患者头部，其中，通过对柔软驱动器的参数的调整从而调整接触力的大小。

优选地，机械臂1031为六自由度机械臂。

在本发明实施例中，与现有技术相比，利用机械臂1031对经颅磁刺激治疗仪线圈104进行移动，因机械臂1031具有多自由度的特点，可以将经颅磁刺激治疗仪线圈104以合适的力度贴合至患者头部，从而可以自动、准确地对经颅磁刺激治疗仪线圈104进行定位。

请参阅图2，图2为本发明第二实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位系统的细化结构示意图，所述定位系统包括视觉导航装置101、通信电路102、机械臂装置103、经颅磁刺激治疗仪线圈104、第一反光球201及第二反光球202，具体的：

所述定位系统还包括第一反光球201及第二反光球202，所述第一反光球201用于黏贴至所述患者头部，所述第二反光球202设置于所述经颅磁刺激治疗仪线圈上。

所述第一反光球201及所述第二反光球202都用于反射所述视觉导航装置101发出的红外光。

在本发明实施例中，将第一反光球201黏贴至患者头部，第二反光球202设置于经颅磁刺激治疗仪线圈104上，视觉导航装置101发射出红外光，第一反光球201及第二反光球202反射视觉导航装置101发射出的红外光，视觉导航装置101通过获取到的第一反光球201反射的红外光可以实时获取第一反光球201的影像，并基于第一反光球201的影像确定患者头部的位置信息，视觉导航装置101通过获取到的第二反光球202反射的红外光可以实时获取第二反光球202的影像，并基于第二反光球202的影像确定经颅磁刺激治疗仪线圈104的位置信息，其中，现有技术中通常直接获取经颅磁刺激治疗仪线圈104的影像从而确定经颅磁刺激治疗仪线圈104的位置信息，基于第二反光球202的影像确定经颅磁刺激治疗仪线圈104的位置信息比直接获取经颅磁刺激治疗仪线圈104的影像确定经颅磁刺激治疗仪线圈104的位置信息更加准确。

优选地，第一反光球201黏贴至患者头部的眉心处，也可根据实际情况进行位置调整。

请参阅图3，为本发明图2所示实施例中的视觉导航装置101的细化结构示意图，所述视觉导航装置101包括两个红外摄像头301及处理器302；

所述两个红外摄像头301用于基于所述第一反光球201反射的红外光获取第一反光球201的影像，并将所述第一反光球201的影像发送至所述处理器302；

在本发明实施例中，有两个红外摄像头301，两个红外摄像头301分别独立工作，将各自测得的经纬仪的俯仰角和方位角通过串口或网络传送到处理器302中。例如，两个红外摄像头301同时基于第一反光球201反射的红外光获取第一反光球201的影像，将各自测得的经纬仪的俯仰角和方位角通过串口或网络传送到处理器302，处理器302基于第一反光球201的影像可以确定患者头部的位置信息，完成对患者头部的定位。

所述两个红外摄像头301还用于基于所述第二反光球202反射的红外光获取第二反光球202的影像，并将所述第二反光球202的影像发送至所述处理器302。

在本发明实施例中，红外摄像头301可以基于第二反光球202反射的红外光获取第二反光球202的影像，并将第二反光球202的影像发送至处理器302，处理器302基于第二反光球202的影像可以确定经颅磁刺激治疗仪线圈104的位置信息，完成对经颅磁刺激治疗仪线圈104的定位，处理器302对患者头部的位置信息及经颅磁刺激治疗仪线圈104的位置信息进行位置叠加处理，得到位置叠加数据，处理器302将包含位置叠加数据的移动指令发送至机械臂控制器1032，机械臂控制器1032执行移动指令，机械臂1031基于机械臂控制器1032的操控对经颅磁刺激治疗仪线圈104进行移动，使得经颅磁刺激治疗仪线圈104贴合至患者头部。

进一步地，在刺激过程中如检测到患者头部移动，经颅磁刺激治疗仪线圈104将产生告警并且会自动跟随到新的位置上，保证刺激过程一直是有效的。

请参阅图4，为本发明图2所示实施例中的视觉导航装置101的另一细化结构示意图，所述视觉导航装置101包括一个红外摄像头401、一个激光测距仪402及处理器403；

所述红外摄像头401用于基于所述第一反光球201反射的红外光获取第一反光球201的影像并将所述第一反光球201的影像发送至所述处理器403，所述红外摄像头401还用于基于所述第二反光球202反射的红外光获取第二反光球202的影像，并将所述第二反光球202的影像发送至所述处理器403；

所述激光测距仪402用于测定与所述第一反光球201之间的第一距离，及与所述第二反光球202之间的第二距离，并将所述第一距离与所述第二距离发送至所述处理器403。

在本发明实施例中，有一个红外摄像头401以及一个激光测距仪402，红外摄像头401获取第一反光球201的二维影像并将第一反光球201的二维影像发送至处理器403，激光测距仪402测定与第一反光球201之间的第一距离，并将第一距离发送至处理器403，处理器403根据第一反光球201的二维影像及第一距离可以实现三维定位，从而获取到患者头部位置信息。同时，红外摄像头401基于红外光获取第二反光球202的二维影像并将第二反光球202的二维影像发送至处理器403，激光测距仪402测定与第二反光球202之间的第二距离，并将第二距离发送至处理器403，处理器403根据第二反光球202的二维影像及第二距离可以实现三维定位，从而获取到经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息，处理器403对患者头部的位置信息及经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息进行位置叠加处理，得到位置叠加数据，处理器403将包含位置叠加数据的移动指令发送至机械臂控制器1032，机械臂控制器1032执行移动指令，机械臂1031基于机械臂控制器1032的操控对经颅磁刺激治疗仪线圈104进行移动，使得经颅磁刺激治疗仪线圈104贴合至患者头部。

请参阅图5，为本发明第三实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位方法的流程示意图，所述方法适用于如权利要求1至7任意一项所述的定位系统，其特征在于，所述方法包括：

步骤s501、两个红外摄像头获取黏贴至患者头部的第一反光球的影像，并将所述第一反光球的影像发送至处理器，所述处理器基于所述第一反光球的影像实时测量出所述患者头部的位置信息；

在本发明实施例中，有两个红外摄像头，其根据三角测距原理来测定距离的，两个红外摄像头分别独立工作，将各自测得的经纬仪的俯仰角和方位角通过串口或网络传送到处理器中。例如，两个红外摄像头同时获取第一反光球的影像，将各自测得的经纬仪的俯仰角和方位角通过串口或网络传送到处理器，处理器基于上述数据对患者头部建立数据模型，产生一个以眉心为原点的头部3d模型，处理器基于头部3d模型确定患者头部位置信息，完成对患者头部的定位。

需要注意的是，第一反光球201黏贴至患者头部的眉心处，也可根据实际情况进行位置调整。

步骤s502、两个红外摄像头获取设置在经颅磁刺激治疗仪线圈上的第二反光球的影像，并将所述第二反光球的影像发送至所述处理器，所述处理器基于所述第二反光球的影像实时测量出所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息；

在本发明实施例中，测量出经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息的流程与步骤s501中确定患者头部位置信息的流程相似，此处不再赘述。

其中，基于第二反光球的影像确定经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息的定位方法比直接获取经颅磁刺激治疗仪线圈影像从而确定经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息的定位方法更加准确。

步骤s503、所述处理器对所述患者头部的位置信息及所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息进行位置叠加处理，得到位置叠加数据；

在本发明实施例中，对患者头部的位置信息及经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息进行位置叠加处理的过程即为构建数据模型的过程，得到的位置叠加数据即为患者头部位置信息与经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息的偏差值，消除该偏差值即表示经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至患者头部。

步骤s504、所述处理器将包含所述位置叠加数据的移动指令发送至机械臂控制器，所述机械臂控制器执行所述移动指令，机械臂基于所述机械臂控制器的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至所述患者头部。

进一步地，在刺激过程中如检测到患者头部移动，经颅磁刺激治疗仪线圈104将产生告警或自动跟随到新的位置上，保证刺激过程一直是有效的。

在本发明实施例中，利用机械臂对经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，因机械臂具有多自由度的特点，可以将经颅磁刺激治疗仪线圈以合适的力度贴合至患者头部，从而可以自动、准确地对经颅磁刺激治疗仪线圈进行定位。

请参阅图6，为本发明第四实施例提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位方法的流程示意图，所述方法适用于如权利要求1至7任意一项所述的定位系统，其特征在于，所述方法包括：

步骤s601、红外摄像头获取黏贴至患者头部的第一反光球的影像，并将所述第一反光球的影像发送至处理器，激光测距仪测定与所述患者头部之间的第一距离，并将所述第一距离发送至所述处理器，所述处理器基于所述第一反光球的影像及所述第一距离实时测量出所述患者头部的位置信息；

在本发明实施例中，有一个红外摄像头以及一个激光测距仪，红外摄像头获取黏贴至患者头部的第一反光球的影像，并将第一反光球的影像发送至处理器，激光测距仪测定与第一反光球之间的第一距离，并将第一距离发送至处理器，处理器根据第一反光球的二维影像及第一距离可以实现三维定位，从而获取到患者头部的位置信息。

步骤s602、红外摄像头获取设置在经颅磁刺激治疗仪线圈上的第二反光球的影像，并将所述第二反光球的影像发送至所述处理器，所述激光测距仪测定与所述第二反光球之间的第二距离，并将所述第二距离发送至所述处理器，所述处理器基于所述第二反光球的影像及所述第二距离实时测量出所述经颅磁刺激治疗仪线圈的位置信息；

在本发明实施例中，红外摄像头基于第二反光球反射的红外光获取第二反光球的二维影像并将第二反光球的二维影像发送至处理器，激光测距仪测定与第二反光球之间的第二距离，并将第二距离发送至处理器，处理器根据第二反光球的二维影像及第二距离可以实现三维定位，从而获取到经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息。

步骤s603、所述处理器对所述患者头部位置信息及所述经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息进行位置叠加处理，得到位置叠加数据；

在本发明实施例中，对患者头部位置信息及经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息进行位置叠加处理的过程即为构建数据模型的过程，得到位置叠加数据即为患者头部位置信息与经颅磁刺激治疗仪线圈位置信息的偏差值，消除该偏差值即表示经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至患者头部。

步骤s604、所述处理器将包含所述位置叠加数据的移动指令发送至机械臂控制器，所述机械臂控制器执行所述移动指令，所述机械臂基于所述机械臂控制器的操控对所述经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，使得所述经颅磁刺激治疗仪线圈贴合至患者头部。

进一步地，在刺激过程中如检测到患者头部移动，经颅磁刺激治疗仪线圈104将产生告警或自动跟随到新的位置上，保证刺激过程一直是有效的。

在本发明实施例中，利用机械臂对经颅磁刺激治疗仪线圈进行移动，因机械臂具有多自由度的特点，可以将经颅磁刺激治疗仪线圈以合适的力度贴合至患者头部，从而可以自动、准确地对经颅磁刺激治疗仪线圈进行定位。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种经颅磁刺激治疗仪定位系统及方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。