一种脑皮质经颅磁刺激三维定位导航系统的制作方法_2

文档序号:8559916阅读:来源:国知局
包括设置在紧密贴附于人体面部的适形面罩36,和设置在适形面罩 36周围的定位器28,在适形面罩36上开设有定位孔34 ;
[0048] 第一电机23、第二电机25连接至一个控制器。
[0049] 利用本装置进行磁刺激治疗的思路是这样的:对于人体颅部磁刺激治疗,需要使 电机驱动经颅磁刺激仪13的探头21准确到达、靠近头皮特定位置,首先需要对病灶位置进 行精确定位,其次采用电控的方式,驱动电机运作,将探头21带到头皮的预定位置。利用适 形面罩36和定位器28,首先将人体颈部利用固定器固定后,确定适形面罩36上合适的定位 孔34,再将选定的定位孔34中装入标志物,然后进行磁共振扫描,在磁共振扫描图中,可得 到病灶和标志物因扫描产生的阴影,易得到阴影与病灶之间的位置关系。
[0050] 对于电机的控制,有两种方式:
[0051] 第一种,通过含有病灶的扫描图的分析,已经得到病灶相对于头皮的具体位置,并 确定了磁刺激点的具体位置,则可利用本装置进行电机的驱动操纵,由于本装置中两个电 机的输出轴转动平面不平行,因此可带动探头做球面运动,最终使探头21到达距离病灶最 接近的合适位置;此时控制器只是起到驱动电机运动的作用;
[0052] 第二种,通过自动控制的方式,利用控制算法实现从DICOM图到实际病灶位置的 对应,经过控制器的分析处理,找出DICOM图中病灶与实际三维坐标中的具体位置的对应 关系,将该对应关系转化为对电机的控制,然后采用自动控制、反馈、调节的方式,由控制器 将探头21带到头皮表面特定位置。
[0053] 由于电控过程是建立在控制程序基础上的,而对于三维坐标中一点位置的定位, 首先需要建立一个笛卡尔坐标系,该坐标系作为算法中实现数据处理的参考系,通过数据 处理和对应关系,实现对电机的精确控制,因此整个装置的设置应满足便于建立坐标系。
[0054] 针对于上述情况,本方案中提出了如图1所示的装置。如图所示:
[0055] 固定装置
[0056] 由于采用坐标转换和电控的方法进行治疗时,需要受体位置相对固定,以便于按 照算法的计算结果将探头21送至特定的位置,因此在装置中,应对受体(人体头部)进行 良好的固定。结合本方案的布局和实际情况,考虑到患者本身在长时间治疗情况下的舒适 性,本实用新型中提出了一种能方便调节并且能与装置本身良好配合的固定装置。
[0057] 如图7所示,该固定器包括筒状颈托8,该颈托8套装在人体颈部并与人体颈部曲 线相贴合,这里是指颈托8的大小能刚好适应人体颈部,不会在颈部与颈托8之间留下过大 的空间而影响到对颈部的限制固定效果。颈托8的顶端向上延伸且不超过患者的嘴部和耳 部,颈托8的底端向下延伸且不超过患者的胸部和肩部,颈托8向上、向下延伸的部分和与 延伸部分接触的人体部位的曲线相贴合。该颈托8佩戴在患者身上时,颈托8的下端支撑在 患者的肩部和胸部顶端,由于下端适应患者肩部形状,因此下端起到固定和支撑的作用,防 止颈托8自身发生转动,这样就限制了患者颈部的转动;而颈托8顶端位于患者嘴部以下, 宜支撑在患者下颁处,和耳根处,这样将患者颈部设置在固定器中,能使患者相对保持一个 较为舒适的姿势,利于长时间的磁刺激治疗,并且能起到有效的固定。
[0058] 如上所述的颈托8,可采用热塑材料制成。热塑材料是现今医学领域当中使用较为 广泛的一种材料,其可塑性好,安全方便,在使用前可根据不同患者制定其专用的颈托8,进 一步增加颈托8与患者之间的紧密贴附程度。
[0059] 热塑材料制作的颈托8,其过程非常方便,但其缺陷是无法在不同患者之间通用, 每次需要根据不同的患者进行加热重塑。因此,本方案中提出一种可采用普通材料制备的 通用型颈托8。
[0060] 在上述颈托8外形结构的基础上,将颈托8沿其轴向剖切对称一分为二,得到两部 分外形结构相同的颈托8,然后再将两部分颈托8通过合页18连接,则颈托8未通过合页 18连接的一端可相对合页18进行转动,打开并闭合。在闭合时,两部分颈托8构成一个完 整的颈托8。
[0061] 使用时,先将颈托8沿着合页18打开,卡在患者的颈部后,将颈托8闭合。为保持 颈托8的固定效果,在分开的两部分颈托8上对称设置有相互配合的锁扣32,患者颈部在颈 托8中固定好以后,通过锁扣32进行锁闭,能达到如上述热塑颈托8同样的固定和限制效 果。
[0062] 为增强通用性,如颈托8不能与患者颈部之间紧密贴合,还可在缝隙之间填充柔 软的海绵等填充物,保持舒适的前提下对患者颈部进行固定。
[0063] 在患者治疗时为使其舒适,设置有座椅10,而固定器安装在座椅10的椅背9上,为 可拆卸的连接方式,例如为伸缩杆33连接方式。伸缩杆33不仅可以方便安装与拆卸,而且 能精确地调整其伸缩高度,便于和辅助定位装置相配合。
[0064] 导航装置
[0065] 导航装置设置于固定装置的上方,包括第一电机23、第二电机25。其中第一电机 23的位置较第二电机25高,可将其通过连接杆17连接支撑杆5,用支撑杆5固定在墙面、 天花板、箱体上等;第一电机23的输出轴竖直向下设置(垂直于水平面),第一电机23输 出轴上安装有L形转杆24,转杆24的一端与第一电机23的输出轴垂直固结,转杆24的另 一端固定第二电机25,第二电机25的输出轴与第一电机23的输出轴垂直设置。转杆24可 以是L形直杆(构成直杆的两根杆之间垂直),也可以是L形弯杆,可由一根杆弯折而成,也 可由多根杆拼接成。但直杆最易设置,并且设置支杆26时第二电机25最宜安装,使第二电 机25容易调整输出轴相对于第一电机23的输出轴垂直。
[0066] 为了便于后续的计算、定位过程,设置时,应将第一电机23设置在固定器的正上 方位置,让第一电机23的输出轴的延长线穿过固定器的中心位置。
[0067] 第一电机23转动时,通过转杆24带动第二电机25做圆周运动,圆周运动的中心 即为患者头部。在设置好固定装置时,应进行对应的调整。前面所述的第二电机25环绕 固定器转动,是指调整第二电机25,使患者头部固定在固定器中时,头部正好位于第一电机 23转动的中心位置,或中心位置的正下方。患者头部固定好后,第二电机25相对于人体头 部的位置也相对固定。
[0068] 第二电机25的输出轴上垂直安装有一个L形支杆26,支杆26 -端设置有固定夹 22,可将探头21加持住,当第二电机25带动支杆26运转到目标位置时,通过固定夹22对 探头21进行加持,然后打开经颅磁刺激仪13,可进行治疗。
[0069] 转杆24上远离第二电机25的一端安装有第一平衡块19,支杆26上远离探头21 的一端安装有第二平衡块20。
[0070] 由于探头21部分和电机均具有一定重量,第一电机23带动第二电机25转动、第 二电机25带动探头21在转动时,需要克服较大的力矩,比较损耗电机,并且转动、停止过程 不稳定,容易造成电机的损坏。
[0071] 因此考虑到这些因素,根据杠杆原理,支杆26最宜以较长的一段的中部与第二电 机25的输出轴垂直固结,并且在支杆26较短的一段的端部安装探头21,而在较长一段的 端部设置与探头21重量相仿的第二平衡块20,如铅块。那么这样构成的支杆26结构,支 杆26在绕其中部转动时,转动点两端的力矩是平衡的,能有效地减小摩擦,保持探头21平 稳转动,也利于电机长时间稳定地运转。
[0072] 同样地,第一平衡块19的设置原理与第二平衡块20相同,第一平衡块19的重量 应与第二电机25和第二电机25输出轴上安装的机构的总重量相仿。
[0073] 当然,第二电机25输出轴并非一定要设置在支杆26的中心位置,只要探头21 - 端的重量与探头21到转动点的乘积、平衡块的重量与平衡块到转动点的乘积两者相等或 者相仿,即满足钢杆平衡的条件时,均能满足实际使用的要求。按照这样的设置方式,平衡 块的重量可以大一些,并且平衡块距离第二电机25输出轴的距离小一些,可减小支杆26部 分的体积。
[0074] 如图3所示,当人体的颅部设置在固定器中时,第一电机23和第二电机25通过控 制器的控制开始运作;第一电机23转动时,第二电机25带动探头21在第一电机23的周向 上运动,即相当于探头21围绕着人体颅部的炜度方向转动;而第二电机25输出轴转动时, 又会带动探头21在第二电机25输出轴周向转动,第一电机23和第二电机25配合,可使探 头21停留在人体颅部表面,尤其是颅脑部的任意位置。
[0075] 第二电机25还可以采用直线电机,直线电机带动探头21运动,使探头21上下运 动,而第一电机23带动探头21绕人体颅部圆周运动,这种配合方式也可以将探头21停留 在人体颅部表面任意位置。
[0076] 进一步地,在探头21上还可以安装一个用于控制探头21伸缩的电机,使探头21 与头
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