经颅磁控制系统及方法与流程

经颅磁控制系统及方法
1.技术领域
2.本发明实施例涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种经颅磁控制系统及方法。
3.

背景技术：

4.磁刺激治疗是现代医学中一种无损、无痛、无接触、非侵袭性的技术，在神经科学领域的研究，临床医学的诊断、治疗、康复具有广泛的应用。其基本原理是法拉第电磁感应原理：时变的电流通过刺激线圈，在刺激线圈周围产生时变的感应磁场，感应磁场作用于生物组织，使局部生物组织产生感应电流，引起神经纤维的膜电位去极化，产生动作电位，引起神经细胞兴奋或抑制兴奋、肌肉收缩、激素分泌、突触调制等生物效应，进而达到治疗的目的。磁刺激可以作用于大脑中枢神经，也可以作用于周围神经，作用于大脑中枢神经的磁刺激通常称为经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, tms），磁刺激的目标组织部位通常称为靶点。
5.导航经颅磁是基于机器人、视觉系统等技术手段，精准地引导刺激线圈走位指向靶点，以实现精准治疗。例如，现有技术中可以通过在患者面部佩戴示踪器，并基于红外视觉即可获取患者头部地空间位姿，同时，刺激线圈固定于机械臂末端，通过控制机械臂引导刺激线圈走位到预设位姿。
6.为实施精准的磁刺激，现有技术中，通常将刺激线圈中心贴在患者头皮上，由此可以带来诸多好处：一方面，刺激线圈和大脑皮层的距离相对最小，刺激深度的损失相对最小，聚焦性相对最好；另一方面，贴在头皮上有利于在治疗过程中患者控制头部，减小脱靶的概率。
7.实际应用中，刺激线圈贴的过紧会给患者头部带来压迫感，而刺激线圈没有贴紧或者远离患者头皮时，势必在刺激深度、聚焦性上带来一定损失，现有技术对刺激线圈的控制不够精准。
8.

技术实现要素：

9.本发明实施例提供一种经颅磁控制系统及方法，以克服现有技术对刺激线圈控制不精准的问题。
10.第一方面，本发明实施例提供了一种经颅磁控制系统，所述系统包括：机械臂；以及，固定于所述机械臂末端的刺激线圈；以及，压力传感器；以及，处理器，用于通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值；根据所述压力值，控制所述机械臂走位。
11.可选地，所述压力传感器固定于所述机械臂末端，并通过夹具与所述刺激线圈连接。
12.可选地，所述压力传感器为单向压力传感器、三向压力传感器或六向压力传感器。
13.可选地，所述压力传感器固定于所述刺激线圈的底面。
14.可选地，所述压力传感器为薄膜压力传感器。
15.第二方面，本发明实施例提供了一种经颅磁控制方法，所述方法应用于第一方面任一项所述的经颅磁控制系统，所述方法包括：通过压力传感器获取压力值；根据所述压力值，控制机械臂走位。
16.可选地，所述根据所述压力值，控制所述机械臂走位，具体包括：在所述压力值大于预设的压力阈值时，控制机械臂使刺激线圈远离目标头部。
17.可选地，所述根据所述压力值，控制所述机械臂走位，具体包括：在所述压力值未位于预设的压力区间时，控制机械臂使刺激线圈走位到与所述压力区间对应的预设位姿。
18.可选地，所述在所述压力值未位于预设的压力区间时，控制机械臂使刺激线圈走位到与所述压力区间对应的预设位姿，具体包括：在所述压力值未位于预设的压力区间超过第一预设时长时，控制机械臂使刺激线圈走位到与所述压力区间对应的预设位姿。
19.本发明实施例提供的经颅磁控制系统及方法，该系统包括：机械臂；以及，固定于所述机械臂末端的刺激线圈；以及，压力传感器；以及，处理器，用于通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值；根据所述压力值，控制所述机械臂走位。本发明该方法通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值，并根据压力值控制刺激线圈与目标头部的贴合程度，提高了对刺激线圈控制的精准度。
20.附图说明
21.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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例提供的一种经颅磁控制系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的另一种经颅磁控制系统的结构示意图；图3是本发明实施例提供的又一种经颅磁控制系统的结构示意图；图4是本发明实施例提供的一种经颅磁控制方法的流程示意图；图5是本发明实施例提供的另一种经颅磁控制方法的流程示意图；图6是本发明实施例提供的又一种经颅磁控制方法的流程示意图。
23.具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
25.本发明实施例提供的经颅磁控制系统及方法，该系统包括机械臂，固定于机械臂末端的刺激线圈，压力传感器和处理器。处理器通过压力传感器获取刺激线圈与目标头部的压力值，判断刺激线圈与目标头部的贴合程度，并在贴合程度不符合预设要求时，通过控制机械臂引导刺激线圈走位，以控制刺激线圈与目标头部的贴合程度达到预设要求。本发明该方法通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值，并根据压力值控制刺激线圈与目标头部的贴合程度，提高了对刺激线圈控制的精准度。
26.下面将结合几个具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明，各个实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
27.实施例一：图1是本发明实施例提供的一种经颅磁控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统可以包括：机械臂10、刺激线圈20、压力传感器30，以及处理器40。其中，机械臂10，又可以称为机器人，可以在计算机程序的控制下，在一定空间范围内活动。机械臂10通常具有较高的走位精度和重复走位精度，可以实现精准的走位，例如现有技术中的六关节机械臂。
28.刺激线圈20固定于机械臂10末端。
29.在一种可能的实现方式中，当机械臂10末端具有夹持结构时，可以将刺激线圈20直接夹持在机械臂10的末端，以保持刺激线圈20与机械臂10末端的相对位姿不变。
30.在另一种可能的实现方式中，当机械臂10末端没有夹持结构时，也可以通过额外的夹具将机械臂10的末端与刺激线圈20连接起来。
31.刺激线圈20可以是任一种刺激线圈，例如圆形线圈、八字形线圈、蝶形线圈等。
32.压力传感器30固定于刺激线圈20底面。
33.其中，本发明实施例中所指的刺激线圈底面是刺激线圈面向目标头部一侧的平面。以图1所示的八字线圈为例，刺激线圈20（八字线圈）的下底面面向患者头部，压力传感器30固定于刺激线圈20的下底面中心。当刺激线圈的底面不是平面，或者可以分为多个平面时，可以将压力传感器30设置在与目标头部贴合的部位即可。
34.在一种可能的实现方式中，可以采用点压力传感器。由于刺激线圈与目标头部总是点贴合，因此可以将点压力传感器固定在刺激线圈底面与目标头部贴合的部位。
35.在另一种可能的实现方式中，如图1所示，可以采用薄膜压力传感器。由于薄膜压力传感器很薄，不会增加刺激线圈与目标头皮之间的距离；并且，薄膜压力传感器的感应范围较大，能够识别较大范围的压力变化，即使贴合点略有偏差，也可以准确捕捉到刺激线圈20和目标头部的贴合程度。
36.处理器40，用于通过压力传感器获取刺激线圈与目标头部的压力值，并根据压力值，控制机械臂走位。
37.在第一种可能的实现方式中，根据压力值，控制机械臂10走位的方法可以为：在压力值未位于预设的压力区间时，控制机械臂使刺激线圈走位到与压力区间对
应的预设位姿。
38.其中，压力区间可以使根据实际情况确定的。
39.例如，压力区间可以记为[pra，prb]。pra为压力区间的下限，当压力值小于pra时，说明刺激线圈20距离目标头部过远，此时应控制机械臂10引导刺激线圈贴紧目标头部，使压力值位于压力区间内任一值时即可。prb为压力区间的上限，当压力值大于prb时，说明刺激线圈20对目标头部的压迫感较大，刺激应控制机械臂10引导刺激线圈远离目标头部，使压力值位于压力区间内任一值时即可。
[0040]
为避免压力值采集过程中产生干扰信号，导致个别压力值异常而执行误操作，一种方法可以通过过滤奇异值消除干扰，另一种方法可以在压力值未位于预设的压力区间超过第一预设时长时，控制机械臂使刺激线圈走位到与压力区间对应的预设位姿。
[0041]
其中，第一预设时长可以根据实际情况确定。
[0042]
在第二种可能的实现方式中，根据压力值，控制机械臂10走位的方法可以为：在压力值大于预设的压力阈值时，控制机械臂使刺激线圈远离目标头部。
[0043]
其中，压力阈值可以是根据实际情况确定的。当压力值过大，使压力值大于预设的压力阈值时，说明此时刺激线圈20对目标头部造成较大的压迫感。因此，刺激处理器40可以控制机械臂走位，使刺激线圈20远离目标头部，以解除对患者的压迫感。
[0044]
类似的，为避免压力值采集过程中产生干扰信号，导致个别压力值异常而执行了误操作，一种方法可以通过过滤奇异值消除干扰，另一种方法可以在压力值大于预设的压力阈值超于第二预设时长时，控制机械臂使刺激线圈远离目标头部。其中，第二预设时长可以与第一预设时长相同，也可以不同。
[0045]
本发明上述两种根据压力值，控制机械臂走位的方法，仅仅是一种示例，本发明根据压力值控制机械臂走位的方法包括但不限定于上述方法。
[0046]
本发明实施例中，刺激线圈10和目标头部的空间位姿可以根据现有的任一种方式确定，本发明实施例不做限制。示例性的，图2是本发明实施例提供的另一种经颅磁控制系统的结构示意图，如图2所示，在图1的基础上，该系统还可以包括：捕获装置50和示踪器60。其中，捕获装置50，用于获取刺激线圈20，和/或，目标头部的空间位姿。具体实施时，可以在刺激线圈20，和/或，目标头部固定示踪器60，使捕获装置50可以根据捕获的示踪器60的空间位姿，基于预设的配准方法，确定刺激线圈20，和/或，目标头部的空间位姿，例如可以参照cn114562987a所公开的技术方案，本发明不再赘述。
[0047]
本发明实施例提供的经颅磁控制系统，包括：机械臂；以及，固定于所述机械臂末端的刺激线圈；以及，压力传感器；以及，处理器，用于通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值；根据所述压力值，控制所述机械臂走位。本发明该方法通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值，并根据压力值控制刺激线圈与目标头部的贴合程度，提高了对刺激线圈控制的精准度。
[0048]
实施例二：图3是本发明实施例提供的又一种经颅磁控制系统的结构示意图。如图3所示，该系统可以包括：机械臂10、刺激线圈20、压力传感器30，处理器40，以及夹具70。其中，压力传感器30固定于机械臂10末端，并通过夹具70与刺激线圈20连接。
[0049]
由于夹具70具有刚性结构，当刺激线圈20与目标头部抵触时，压力通过刺激线圈20和夹具70传递至压力传感器30，即可采集到刺激线圈20与目标头部的压力值。
[0050]
在第一种可能的实现方式中，压力传感器30可以是单向压力传感器，可以采集沿刺激线圈20垂直方向的压力值，即z方向的压力值。
[0051]
在第二种可能的实现方式中，压力传感器30可以是三向压力传感器，可以采集x方向、y方向和z方向的压力值。
[0052]
在第三种可能的实现方式中，压力传感器30也可以是六向压力传感器，可以采集x方向、y方向、z方向，以及沿x、y、z轴三个方向的旋度方向的力。
[0053]
本发明实施例提供的经颅磁控制系统，压力传感器固定于机械臂末端，并通过夹具与刺激线圈连接。该实施例通过压力传感器获取所述刺激线圈与目标头部的压力值，并根据压力值控制刺激线圈与目标头部的贴合程度，提高了对刺激线圈控制的精准度。
[0054]
图4是本发明实施例提供的一种经颅磁控制方法的流程示意图。本发明实施例该方法可以应用于上述任一种经颅磁控制系统，该方法的执行主体可以是上述实施例中的处理器。如图4所示，该方法可以包括：s101、通过压力传感器获取压力值。
[0055]
s102、根据压力值，控制机械臂走位。
[0056]
在一种可能的实现方式中，图5是本发明实施例提供的另一种经颅磁控制方法的流程示意图，在图4的基础上，步骤s102，具体可以包括：s1021、在压力值大于预设的压力阈值时，控制机械臂使刺激线圈远离目标头部。
[0057]
具体地，一种可能的实现方式中，可以通过过滤奇异值消除干扰；另一种可能的实现方法中，可以在压力值大于预设的压力阈值超于第二预设时长时，控制机械臂使刺激线圈远离目标头部。
[0058]
在另一种可能的实现方式中，图6是本发明实施例提供的又一种经颅磁控制方法的流程示意图，在图4的基础上，步骤s102，具体可以包括：s1022、在压力值未位于预设的压力区间时，控制机械臂使刺激线圈走位到与压力区间对应的预设位姿。
[0059]
具体地，一种可能的实现方式中，可以通过过滤奇异值消除干扰；另一种可能的实现方法中，可以在压力值未位于预设的压力区间超过第一预设时长时，控制机械臂使刺激线圈走位到与压力区间对应的预设位姿。
[0060]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0061]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。