经颅磁刺激线圈定位装置的制作方法

本发明涉及一种医疗器械设备，特别涉及一种经颅磁刺激线圈定位装置。

背景技术

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-evokedpotentials，meps)。这也标志着经颅磁刺激(transcranialmagneticstimulation,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(repetitivetranscranialmagneticstimulation,rtms)，这种刺激器每秒可以产生1–100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，在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。

经颅磁刺激的靶点定位是诊断与治疗过程中的关键问题，一般采用手动定位，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。也可使用定位帽，定位帽中的多部位标记信息使刺激部位比较精确，便于科研时的刺激部位的定位描述与重复刺激，如中国专利cn201520018729.1“经颅磁刺激定位帽”和cn201220391412.9“一种经颅磁刺激定位帽”。较精确的定位方法可采用光学定位导航系统，主要由红外摄像机和光学定位追踪系统构成，如中国专利201010235826.8“一种导航经颅磁刺激治疗系统”和201010235828.7“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”。也可以使用电磁定位系统，如中国专利201510122942.1“一种用于经颅磁刺激器的电磁定位导航装置”。

目前的线圈定位方法是在磁共振图像的辅助下，只考虑将线圈中心定位到大脑皮层的功能区，使感应电场方向与大脑沟回方向垂直。但是有文献报道通过磁共振影像定位出的刺激靶点与实验测得的刺激靶点还有一定的偏差。其可能的原因在于现有技术只考虑了皮层神经元胞体的分布，没有考虑神经纤维的空间走向，进而忽略了兴奋传导的路径的差异，最终造成刺激效果的不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术定位粗糙、无法定位神经传导路径的缺点，提出一种定位精度高，治疗效果稳定性好的经颅磁刺激靶点精准定位装置。

本发明经颅磁刺激线圈精准定位装置，包括刺激线圈、线圈位置追踪模块、头部固定架、三维移动座椅、头部位置追踪模块、摄像机、线圈旋转装置、控制系统、图像处理模块、电磁场计算模块和显示器共十一个部分。

所述的刺激线圈手柄的一端与线圈位置追踪模块连接，刺激线圈手柄的另一端与线圈旋转装置的一端连接，刺激线圈的电流输入端与控制系统的第四输出端口连接；线圈旋转装置的另一端与控制系统的第一输出端口连接，头部固定架的一端与三维移动座椅的一端连接，头部固定架的另一端与头部位置追踪模块连接；三维移动座椅的另一端与控制系统第二输出端口连接；显示器与控制系统的第三输出端口连接；摄像机与控制系统的第一输入端口连接；图像处理模块与控制系统的第二输入端口连接；电磁场计算模块与控制系统的第一双向端口连接。

所述的图像处理模块将头部磁共振成像进行三维重建得到三维头模型，由医生在三维头模型上标定目标治疗靶区。所述的图像处理模块还对头部弥散张量图像进行处理，提取目标治疗靶区中所有神经纤维空间位置。医生进一步标记目标治疗靶区内需要激活的神经纤维，然后图像处理模块将头部三维模型、目标治疗靶区位置以及目标治疗靶区内神经纤维空间位置三种信息都传入控制系统。控制系统再将头部三维模型、目标治疗靶区位置以及目标治疗靶区内所需激活神经纤维空间位置三种信息传输至电磁场计算模块。电磁场计算模块根据目标靶区内所需激活神经纤维位置、刺激线圈形状参数和头部轮廓计算刺激线圈目标位置、目标角度、目标激励电流和头部感应电场分布，然后将计算结果传送至控制系统，控制系统再将刺激线圈目标位置、目标角度、目标激励电流和头部感应电场分布送至显示器显示。患者坐在三维移动座椅上，三维移动座椅、头部固定架将患者头部固定，头部与头部位置追踪系统的相对位置因此确定。摄像机捕捉头部位置追踪模块的位置并将该位置传送至控制系统，控制系统获得患者头部位置追踪模块位置，进而计算出头部位置。刺激线圈与线圈位置追踪系统的相对位置固定，摄像机捕捉线圈位置追踪模块的位置并将该位置传送至控制系统，控制系统获得线圈位置追踪模块位置，进而计算出刺激线圈位置和角度。控制系统通过调节线圈旋转装置的旋转角度将线圈角度旋转至目标角度，控制系统通过控制三维移动座椅的位置将患者头部移动至刺激线圈下方，使刺激线圈与患者头部相对位置和角度分别与目标位置和角度匹配。

所述的刺激线圈包括“8”字形线圈、线圈外壳和线圈手柄。“8”字形线圈放置在线圈外壳内，线圈外壳与线圈手柄连接。“8”字形线圈由两个相同的圆形线圈构成，“8”字形线圈相比圆形线圈具有更好的感应电场聚焦性，线圈产生感应电场最大位置在线圈中心正下方。

所述的线圈旋转装置安装在刺激线圈手柄上，线圈旋转装置可带动刺激线圈以上下、前后、左右三个方向为轴进行旋转。

所述线圈位置追踪模块由第一光学定位球、第二光学定位球、第三光学定位球、第一定位球连接杆、第二定位球连接杆、第三定位球连接杆和垂直连接杆组成。第一定位球连接杆、第二定位球连接杆、第三定位球连接杆和垂直连接杆构成线圈光学定位球支架，第一定位球连接杆、第二定位球连接杆、第三定位球连接杆和垂直连接杆长度相同。第一定位球连接杆的一端与第一光学定位球连接，另一端连接垂直连接杆的一端，第二定位球连接杆的一端与第一光学定位球连接，另一端连接垂直连接杆的一端，第三定位球连接杆的一端与第三光学定位球连接，另一端与垂直连接杆的一端连接，第一定位球连接杆的另一端、第二定位球连接杆的另一端和第三定位球连接杆的另一端与垂直连接杆的一端连接在一起，垂直连接杆的另一端与线圈手柄连接，垂直连接杆垂直于线圈手柄。第一定位球连接杆垂直于垂直连接杆，第一定位球连接杆平行于线圈手柄。第二定位球连接杆和第三定位球连接杆在同一条直线上，第二定位球连接杆垂直于垂直连接杆，第二定位球连接杆垂直于第一定位球连接杆。第一光学定位球、第二光学定位球、第三光学定位球不共线。当第一光学定位球、第二光学定位球、第三光学定位球空间位置已知时，可以推算出线圈中心点的位置和刺激线圈表面的角度。

所述的三维移动座椅可以在上下、前后、左右三个方向上移动。三维移动座椅的头枕可绕着头枕旋转轴转动。

所述头部固定架由颚托、前额托、鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器、中央面板和头枕连接梁构成。颚托、前额托、鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器均连接在连中央面板上，头枕连接梁一端和中央面板连接，头枕连接梁另一端和三维移动座椅的头枕连接。颚托、前额托和中央面板的相对位置固定。鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器和头枕连接梁均可以在上下、前后、左右三个方向上移动。头枕、颚托和前额托将患者头部固定，鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器分别与患者鼻尖、左耳尖和右耳尖接触，鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器分别记录患者鼻尖、左耳尖和右耳尖与中央面板中心点的距离，进而确定患者头部与中央面板的相对位置。

所述头部位置追踪模块由第四光学定位球、第五光学定位球、第六光学定位球、第四定位球连接杆、第五定位球连接杆、第六定位球连接杆和水平连接杆组成。第四定位球连接杆的一端与第四光学定位球连接，另一端连接水平连接杆的一端，第五定位球连接杆的一端与第五光学定位球连接，另一端连接水平连接杆的一端，第六定位球连接杆的一端与第六光学定位球连接，另一端与水平连接杆的一端连接在一起，第四定位球连接杆的另一端、第五定位球连接杆的另一端和第六定位球连接杆的另一端与水平连接杆的一端连接在一起，水平连接杆的另一端与前额托连接，水平连接杆垂直于前额托。第四定位球连接杆垂直于水平连接杆，第四定位球连接杆垂直于前额托。第五定位球连接杆和第六定位球连接杆在同一条直线上，第五定位球连接杆垂直于水平连接杆，第五定位球连接杆垂直于第四定位球连接杆。第四光学定位球、第五光学定位球、第六光学定位球不共线。当第四光学定位球、第五光学定位球、第六光学定位球空间位置已知时，可以确定中央面板中心点的位置，进而获得患者大脑的位置。

所述的摄像机为红外摄像机，可以拍摄第一光学光学定位球至第六光学定位球反射的光线，确定第一光学定位球至第六光学定位球的空间位置，进而确定线圈位置追踪模块和患者头部位置追踪模块的空间位置。

所述的图像处理模块对患者头部磁共振图像进行三维重建，进而得到图像空间的患者头部模型，由医生在模型中标记目标治疗靶区位置。所述的图像空间是指由患者头部磁共振图像、线圈模型等虚拟物体或模型所在的空间。所述的图像处理模块还对患者头部弥散张量图像进行处理，提取目标治疗靶区中所有神经纤维的空间位置，医生进一步标记目标治疗靶区内待激活的神经纤维。图像处理模块将头部三维模型、目标治疗靶区以及目标治疗靶区内待激活神经纤维空间位置一同传入电磁场计算模块。

所述的电磁场计算模块根据目标治疗靶区内待激活神经纤维空间位置、线圈形状参数和患者头部三维模型计算目标线圈位置、目标线圈角度、目标激励电流，达到以最小刺激强度激活目标治疗靶区内待激活神经纤维的目的，并将计算出的目标线圈位置、目标线圈角度、目标激励电流传送至控制系统，线圈中的电流为目标激励电流时对应的刺激强度即最小刺激强度。所述目标线圈位置是指线圈中心点的空间坐标，所述目标线圈角度是指与患者头部接触的线圈表面与前后、左右、上下三个轴之间的角度。电磁场计算模块还将计算刺激线圈处于目标线圈位置和目标线圈角度时，利用目标激励电流进行刺激时头部感应电场分布，并在显示器上显示。

所述的控制系统由存储单元、配准单元、路径计算单元、线圈角度控制单元、三维移动座椅控制单元和线圈电流控制单元组成。存储单元的第一存储单元的第一端口与配准单元的第一端口连接；存储单元的第二端口与路径计算单元的第一端口连接；存储单元的第三端口与线圈电流控制单元的第一端口连接；存储单元的第四端口与控制系统的第一输入端口连接；存储单元的第五端口与控制系统的第二输入端口连接，存储单元的第六端口与控制系统的第三输出端口连接，存储单元的第七端口与控制系统的第一双向端口连接。配准单元的第二端口与路径计算单元的第二端口连接，路径计算单元的第三端口与线圈角度控制单元的第一端口连接，路径计算单元的第四端口与三维移动座椅控制单元的第一端口连接。线圈角度控制单元的第二端口与控制系统的第一输出端口连接、三维移动座椅控制单元第二端口与控制系统的第二输出端口连接、线圈电流控制单元第二端口与控制系统的第三输出端口连接。存储单元的第四端口通过控制系统的第一输入端口和摄像机连接，存储单元的第五端口通过控制系统的第二输入端口与图像处理模块连接，存储单元的第六端口通过控制系统的第三输出端口与显示器连接，存储单元的第七端口通过控制系统的第一双向端口与电磁场计算模块连接。线圈角度控制单元的第二端口通过控制系统的第一输出端口与线圈旋转装置连接。三维移动座椅控制单元的第二端口通过控制系统的第二输出端口与三维移动座椅连接。线圈电流控制单元的第二端口通过控制系统的第三输出端口与刺激线圈连接。摄像机捕捉第一第六光学定位球位置信息并传送至存储单元存储。存储单元再将第一光学定位球至第六光学定位球位置信息传送至配准单元。存储单元读取并存储来自图像处理模块的三维头模型、目标治疗靶区位置和目标治疗靶区内待激活神经纤维位置三项信息。存储单元将这三项信息传送至电磁场计算模块。存储单元将这三项信息传送至显示器显示。存储单元通过第一双向端口接收并存储来自电磁场计算模块的线圈目标位置、目标角度、目标激励电流和头部感应电场分布，之后将线圈目标位置、目标角度传送至路径计算单元。存储单元将目标激励电流传送至刺激线圈。存储单元通过控制系统的第四输出端口将线圈目标位置、目标角度、头部感应电场传送至显示器。配准单元通过第一光学定位球、第二光学定位球和第三光学定位球的空间位置确定刺激线圈的空间位置和角度，配准单元通过第四光学定位球、第五光学定位球和第六光学定位球的空间位置确定患者头部的空间位置。配准单元将图像空间内的三维头模型、刺激线圈模型与传感器空间内的患者头部、刺激线圈进行配准。所述的传感器空间是指线圈、患者头部等真实物体所在的空间。所述的图像空间是指由患者头部磁共振图像、线圈模型等虚拟物体或模型所在的空间。配准单元将配准后的刺激线圈坐标和患者头部坐标传送至路径计算单元，路径计算单元按照最佳线圈位置和最佳线圈角度计算刺激线圈旋转装置的转动参数和三维移动座椅的移动路径。路径计算单元将刺激线圈旋转装置的转动参数和三维移动座椅的移动路径分别传送至线圈角度控制单元和三维移动座椅控制单元。线圈角度控制单元通过控制系统的第一输出端口调节线圈旋转装置将刺激线圈角度旋转至目标角度。三维移动座椅控制单元通过控制系统的第二输出端口调节三维移动座椅空间位置将患者头部和刺激线圈相对位置调整至目标位置。线圈电流控制单元通过控制系统的第三输出端口将最佳位置激励电流传送给刺激线圈。

所述的显示器可显示三维重建后的头模型、刺激线圈与患者头部相对位置和角度、目标神经纤维的空间走向，以及神经纤维上的感应电场分布，感应电场是否超过神经兴奋阈值。

本发明装置的工作过程如下：

第一步，所述的图像处理模块将患者头部磁共振图像进行三维重建，由医生在重建后的三维头模型上标注目标治疗靶区；

第二步，所述的图像处理模块还对患者头部弥散张量图像进行处理，提取治疗靶区中的神经纤维空间位置。医生进一步标记靶区内需要激活的神经纤维；

第三步，然后通过图像处理模块将头部三维模型、治疗靶区以及靶区内神经纤维空间位置一并传入电磁场计算模块。为了达到以最小刺激强度激活目标神经纤维的目的，电磁场计算模块根据神经纤维位置、线圈形状参数和患者头部轮廓计算刺激线圈目标位置和姿态，并将这个位置传送至控制系统；

第四步，患者坐在三维移动座椅上，用头部固定架将患者头部固定。患者的下巴放在颚托上，前额顶在前额托上，然后旋转三维移动座椅的头枕，使头枕紧贴患者的后脑，使患者头部不能移动。再调整鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器的位置，鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器分别与患者的鼻尖、左耳尖、右耳尖接触。将鼻尖定位器、左耳尖定位器、右耳尖定位器的位置参数输入控制系统；

第五步，控制系统通过摄像机读取第一光学定位球、第二光学定位球、第三光学定位球、第四光学定位球、第五光学定位球和第六光学定位球位置，并计算出刺激线圈位置和角度以及头部位置。按照第三步确定的刺激线圈目标位置和姿态，控制系统计算刺激线圈旋转参数和三维移动座椅移动路径；

第六步，控制系统首先通过调节线圈旋转装置将刺激线圈角度旋转至目标角度，再移动三维移动座椅，使传感器空间中的线圈位置与角度同影像空间内的模型一致；

第七步，开始刺激；

第八步，刺激结束后，移开三维座椅。

通过以上八个步骤，可以达到精准刺激目的。以上八个步骤适用于第一次刺激，第二次之后的刺激只需要第四步、第六步至第八步，即可达到精准刺激的目。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：

(1)采用本发明所述的经颅磁刺激靶点精准定位方法采用逆向计算的策略，由目标治疗靶区内的特定神经纤维位置反演刺激线圈的空间位置，可以有效提高刺激的精度。刺激线圈和患者头部相对位置处于目标位置和目标角度时，可以用最小激励电流兴奋目标治疗靶区内待激活的神经纤维，目标激励电流即最小刺激强度。最小刺激强度时，磁刺激激活的脑区范围最小，可以有效避免非目标靶区的激活。

(2)采用本发明所述的经颅磁刺激靶点精准定位方法，可将刺激靶点精确到神经纤维的级别，实现了神经兴奋传导路径的控制。

(3)图像处理模块、电磁场计算模块工作时间较长，每次使用会导致较低的治疗效率，而摄像机、头部位置追踪模块、线圈位置追踪模块的成本较高，每次使用也会造成治疗费用的大幅增加。本发明采用了头部固定架，保证了每次刺激时头部位置相同，第一次刺激时确定头部与刺激线圈相对位置，需要使用图像处理模块、电磁场计算模块、摄像机、头部位置追踪模块、线圈位置追踪模块，第二次及之后不使用，有效降低了使用的治疗时间和费用。

附图说明

图1为本发明经颅磁刺激线圈定位装置结构示意图；

图2为本发明刺激线圈与线圈定位模块结构示意图；

图3为本发明头部定位架、头部位置追踪模块和三维移动座椅结构示意图；

图4为本发明控制系统结构示意图。

具体实施方式

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。

图1所示为本发明经颅磁刺激线圈精准定位装置的一个实施例，所述的装置包括刺激线圈1、线圈位置追踪模块2、头部固定架3、头部位置追踪模块4、三维移动座椅5、摄像机6、线圈旋转装置7、控制系统8、图像处理模块9、电磁场计算模块10和显示器11共十一个部分。刺激线圈1手柄的一端与线圈位置追踪模块2连接，刺激线圈1手柄的另一端与线圈旋转装置7的一端连接，刺激线圈1的电流输入端与控制系统8的第四输出端口连接，线圈旋转装置7的另一端与控制系统8的第一输出端连接，头部固定架3的一端与三维移动座椅5的一端连接，头部固定架3的另一端与头部位置追踪模块4连接，三维移动座椅5的另一端与控制系统8的第二输出端连接，显示器11与控制系统8的第三输出端连接，摄像机6与控制系统8的第一输入端连接，图像处理模块9与控制系统8的第二输入端连接、电磁场计算模块10与控制系统8的第一双向端口连接。所述的图像处理模块9将头部磁共振图像进行三维重建得到三维头模型，由医生在三维头模型上标记目标治疗靶区。所述的图像处理模块9还对头部弥散张量图像进行处理，提取目标治疗靶区中所有神经纤维的空间位置。医生进一步标记目标治疗靶区内需要激活的神经纤维。之后图像处理模块9将三维头模型、目标治疗靶区位置、目标治疗靶区内待激活神经纤维空间位置三项信息传入控制系统8，控制系统8再将三维头模型、目标治疗靶区内待激活神经纤维空间位置三项信息传送至电磁场计算模块10。电磁场计算模块10根据目标治疗靶区内待激活神经纤维位置、刺激线圈1形状参数和三维头模型计算刺激线圈1目标位置、目标角度、最小激励电流和头部感应电场分布，并将计算结果传送至控制系统8，控制系统8将刺激线圈1目标位置、目标角度、最小激励电流和头部感应电场分布传送至显示器11并显示上。患者坐在三维移动座椅5上，患者头部12的后脑紧靠三维移动座椅5的头枕上，头部固定架3和三维移动座椅5将患者头部12固定。摄像机6捕捉头部位置追踪模块4的位置并将该位置传送至控制系统8，控制系统8获得患者头部位置追踪模块4位置，进而计算出患者头部12的位置。刺激线圈1与线圈位置追踪系统2的相对位置固定，摄像机6捕捉线圈位置追踪模块2的位置并将该位置传送至控制系统8，控制系统8获得线圈位置追踪模块2的位置，进而计算出刺激线圈1的位置和角度。控制系统8通过调节线圈旋转装置7的旋转角度将刺激线圈1的角度旋转至目标角度，控制系统8通过控制三维移动座椅5的位置将患者头部12移动至刺激线圈1下方，使刺激线圈1与患者头部12相对位置和角度分别与目标位置和角度匹配。

图2所示为本发明刺激线圈1与线圈定位模块结构2示意图，所述线圈位置追踪模块2由第一光学定位球201、第二光学定位球202、第三光学定位球203、第一定位球连接杆204、第二定位球连接杆205、第三定位球连接杆206和垂直连接杆207组成，第一定位球连接杆204、第二定位球连接杆205、第三定位球连接杆206和垂直连接杆207构成线圈光学定位球支架。第一定位球连接杆204、第二定位球连接杆205、第三定位球连接杆206和垂直连接杆207长度均为5cm。第一定位球连接杆204的一端与第一光学定位球201连接，另一端与垂直连接杆207的一端连接，第二定位球连接杆205的一端与第二光学定位球202连接，另一端与垂直连接杆207的一端连接，第三定位球连接杆206的一端与第三光学定位球203的一端连接，另一端与垂直连接杆207的一端连接，第一定位球连接杆204的另一端、第二定位球连接杆205的另一端和第三定位球连接杆206的另一端与垂直连接杆207的一端连接在一起，垂直连接杆207的另一端与线圈手柄210连接于连接点209，垂直连接杆207垂直于线圈手柄210。208为线圈光学定位球支架中心点。第一定位球连接杆204垂直于垂直连接杆207，第一定位球连接杆204平行于线圈手柄210。第二定位球连接杆205和第三定位球连接杆206在同一条直线上，第二定位球连接杆205垂直于垂直连接杆207，第二定位球连接杆205垂直于第一定位球连接杆204。第一光学定位球201、第二光学定位球202、第三光学定位球203不共线。连接点209到线圈中心点211的距离为5cm。当第一光学定位球201、第二光学定位球202、第三光学定位球203空间位置已知时，可以确定刺激线圈中心点211的位置和刺激线圈1的角度。

图3为本发明头部定位架、头部位置追踪模块和三维移动座椅结构示意图。所述头部固定架由颚托301、前额托302、鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305、中央面板306和头枕连接梁307构成。颚托301、前额托302、鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305均连接在连中央面板306上，头枕连接梁307一端和中央面板306连接，头枕连接梁307另一端和三维移动座椅5的头枕501连接。头枕501可沿头枕旋转轴502旋转。颚托301、前额托302和中央面板306的相对位置固定。鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305和头枕连接梁307均可以在上下、前后、左右三个方向上移动。头枕501、颚托301和前额托302将患者头部固定，鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305分别与患者鼻尖、左耳尖和右耳尖接触。鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305分别记录患者鼻尖、左耳尖和右耳尖与中央面板中心点308的距离，进而确定患者头部与中央面板306的相对位置。

所述头部位置追踪模块4由第四光学定位球401、第五光学定位球402、第六光学定位球403、第四定位球连接杆404、第五定位球连接杆405、第六定位球连接杆406和水平连接杆407组成。第四定位球连接杆404、第五定位球连接杆405、第六定位球连接杆406和水平连接杆407构成头部光学定位球支架，第四定位球连接杆404、第五定位球连接杆405、第六定位球连接杆406和水平连接杆407长度均为5cm，408为头部光学定位球支架中心点。第四定位球连接杆404的一端与第四光学定位球401连接，第五定位球连接杆405的一端与第五光学定位球402连接，第六定位球连接杆406的一端与第六光学定位球403连接，第四定位球连接杆404的另一端与水平连接杆407的一端连接，第五定位球连接杆405的另一端与水平连接杆407的一端连接，第六定位球连接杆406的另一端与水平连接杆407的一端连接，第四定位球连接杆404的另一端、第五定位球连接杆405的另一端、第六定位球连接杆406的另一端与水平连接杆407的一端连接在一起，水平连接杆407的另一端与前额托302连接，连接点为408，水平连接杆407垂直于中央面板306所在平面。第四定位球连接杆404垂直于水平连接杆407，第四定位球连接杆404垂直于前额托302。第五定位球连接杆405和第六定位球连接杆406在同一条直线上，第五定位球连接杆405垂直于水平连接杆407，第五定位球连接杆405垂直于第四定位球连接杆404。第四光学定位球401、第五光学定位球402、第六光学定位球403不共线。连接点408到中央面板中心308的距离为8cm。当第四光学定位球401、第五光学定位球402、第六光学定位球403空间位置已知时，可以确定中央面板中心点308的位置，进而获得患者大脑的位置。

图4为本发明控制系统8结构示意图。所述的控制系统由存储单元800、配准单元801、路径计算单元802、线圈角度控制单元803、三维移动座椅控制单元804、线圈电流控制单元805构成。控制系统有第一至第二输入端口811-812、第一至第四输出端口821-824、第一双向端口831。存储单元800的第一端口811与配准单元801的第一端口连接；存储单元800的第二端口812与路径计算单元802的第一端口连接；存储单元800的第三端口813与线圈电流控制单元805的第一端口连接；存储单元800的第四端口814与控制系统的第一输入端口811连接；存储单元800的第五端口815)与控制系统的第二输入端口812连接，存储单元800的第六端口816与控制系统的第三输出端口823连接，存储单元800的第七端口807与控制系统的第一双向端口831连接。配准单元801的第二端口与路径计算单元802的第二端口连接，路径计算单元802的第三端口与线圈角度控制单元803的第一端口连接，路径计算单元802的第四端口与三维移动座椅控制单元804的第一端口连接。线圈角度控制单元803的第二端口与控制系统的第一输出端口821连接、三维移动座椅控制单元804的第二端口与控制系统的第二输出端口822连接、线圈电流控制单元805的第二端口与控制系统的第三输出端口823连接。存储单元800的第四端口通过控制系统的第一输入端口811和摄像机6连接，存储单元800的第五端口通过控制系统的第二输入端口812与图像处理模块9连接，存储单元800的第六端口通过控制系统的第三输出端口823与显示器11连接，存储单元800的第七端口通过控制系统的第一双向端口831与电磁场计算模块连接。线圈角度控制单元803的第二端口通过控制系统的第一输出端口821与线圈旋转装置2连接。三维移动座椅控制单元804的第二端口通过控制系统的第二输出端口822与三维移动座椅5连接。线圈电流控制单元805的第二端口通过控制系统的第三输出端口823与刺激线圈1连接。存储单元800通过控制系统的第一输入端口811读取并存储由摄像机6捕捉到的第一光学定位球201、第二光学定位球202和第三光学定位球203的位置信息，以及第四光学定位球401、第五光学定位球402和第六光学定位球403的位置信息，存储单元800再将第一光学定位球201、第二光学定位球202和第三光学定位球203的位置信息，以及第四光学定位球401、第五光学定位球402和第六光学定位球403的位置信息传送至配准单元801。存储单元800通过控制系统的第二输入端口812读取并存储来自图像处理模块9的三维头模型、目标治疗靶区位置和目标治疗靶区内待激活神经纤维位置三项信息，然后通过控制系统的第一双向端口831将这三项信息传送至电磁场计算模块10，通过控制系统的第四输出端口824将这三项信息传送至显示器11进行显示。存储单元800通过控制系统的第一双向端口831接收并存储来自电磁场计算模块10的线圈目标位置、目标角度、目标激励电流和头部感应电场分布，之后将线圈目标位置、目标角度传送至路径计算单元802，将目标激励电流传送至线圈电流控制单元805，通过控制系统的第四输出端口824将线圈目标位置、目标角度、头部感应电场传送至显示器11。配准单元801通过第一光学定位球201、第二光学定位球202和第三光学定位球203的空间位置确定刺激线圈1的空间位置和角度，配准单元801通过第四光学定位球401、第五光学定位球402和第六光学定位球403的空间位置确定患者头部12的空间位置。配准单元801将图像空间内的三维头模型、刺激线圈模型与传感器空间内的患者头部12、刺激线圈1进行配准。所述的传感器空间是指线圈、患者头部等真实物体所在的空间。所述的图像空间是指由患者头部磁共振图像、线圈模型等虚拟物体或模型所在的空间。配准单元801将配准后的刺激线圈1坐标和患者头部12坐标传送至路径计算单元802，路径计算单元802按照最佳线圈位置和最佳线圈角度计算刺激线圈旋转装置7的转动参数和三维移动座椅5的移动路径。路径计算单元802将刺激线圈旋转装置7的转动参数和三维移动座椅5的移动路径分别传送至线圈角度控制单元803和三维移动座椅控制单元804。线圈角度控制单元803通过控制系统的第一输出端口821调节线圈旋转装置7将刺激线圈1角度旋转至目标角度。三维移动座椅控制单元804通过控制系统的第二输出端口822调节三维移动座椅5空间位置将患者头部12和刺激线圈1相对位置调整至目标位置。线圈电流控制单元805通过控制系统的第三输出端口823将目标激励电流传送给刺激线圈1。

下面结合图1、图2、图3、图4说明本发明装置的工作过程。

第一步，所述的图像处理模块9将患者头部12磁共振图像进行三维重建，获得三维头模型，由医生在三维头模型上标记目标治疗靶区；

第二步，所述的图像处理模块9对患者头部12弥散张量图像进行处理，提取目标治疗靶区中的神经纤维空间位置，医生进一步标记目标靶区内需要激活的神经纤维；

第三步，图像处理模块9将三维头模型、目标治疗靶区位置以及目标治疗靶区内待激活神经纤维位置经控制系统8中的存储单元800传送至电磁场计算模块10。电磁场计算模块10根据神经纤维位置、线圈形状参数和患者三维头模型计算刺激线圈1目标位置、目标角度、最小激励电流和头部感应电场分布，并将这三项信息传送至控制系统8中的存储单元800存储，存储单元800再将这三项信息传送至显示器11显示；

第四步，患者12坐在三维移动座椅5上，用头部固定架5和三维移动座椅5将患者头部12固定。患者的下巴放在颚托301上，前额顶在前额托302上，然后旋转三维移动座椅5的头枕501直至头枕501紧贴患者头部12的后脑，使患者头部12不能移动。再调整鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305的位置，鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305分别与患者12的鼻尖、左耳尖、右耳尖接触。将鼻尖定位器303、左耳尖定位器304、右耳尖定位器305相对于中央面板中心点211的位置参数输入控制系统8；

第五步，控制系统8的存储单元800通过摄像机6读取第一光学定位球2201、第一光学定位球202、第三光学定位球203、第四光学定位401、第五光学定位球402、第六光学定位球403的位置并传入配准单元801，配准单元801将图像空间与传感器空间进行匹配。按照第三步确定的刺激线圈1的目标位置和目标角度，路径计算单元802计算线圈旋转装置7旋转参数和三维移动座椅5移动路径；

第六步，线圈角度控制单元803通过调节线圈旋转装置7将刺激线圈1的角度旋转至目标角度，三维移动座椅控制单元804通过调节三维移动座椅5位置，使刺激线圈1与患者头部12的相对位置与目标位置和目标角度一致；

第七步，开始刺激；

第八步，停止刺激，移开三维移动座椅。

通过以上八个步骤，达到精准刺激目的。以上八个步骤适用于第一次刺激，第二次之后的刺激只需要第四步、第六步至第八步，即可达到精准刺激的目的。