[發明專利]基于顱表解剖標志的智能導航方法、導航系統及導航儀

在審

• 申請號: 202010499919.5
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111672029A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 臧玉峰;王玨;吳云鷹
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: A61N2/04
• 分類號: A61N2/04;A61B34/20
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明公開了基于顱表解剖標志的智能導航方法、導航系統及導航儀，方法包括：步驟一，實時圖像獲取，步驟二，圖像位移矯正及圖像同步，步驟三，頭面解剖標志的自動識別以及圖像匹配，步驟四，根據匹配結果計算頭面解剖標志的空間位置，并完成頭面輪廓重建，步驟五，將頭面結構影像與頭面輪廓匹配疊加，步驟六，計算頭面結構影像的空間位置，步驟七，獲取刺激線圈的空間位置并計算刺激角度，步驟八，實時顯示相同時刻的頭面結構影像的空間位置、刺激線圈的空間位置及刺激角度；系統包括：圖像采集模塊、圖像位移矯正模塊、圖像同步模塊、圖像匹配模塊、頭面解剖標志識別模塊、空間定位模塊、顯示模塊；導航儀包括攝像頭、顯示器、服務器。

技術領域

本發明涉及醫用導航技術領域，尤其是涉及了基于顱表解剖標志的智能導航儀、導航系統及導航方法。

背景技術

經顱磁刺激技術（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）使用高強度線圈，產生快速變化的磁場脈沖，可以穿過受試者的頭皮和顱骨，作用于其下的大腦皮層，誘導神經細胞發生電位活動的改變，是一種興奮或抑制大腦神經元的無創方法。

TMS治療疾病時，刺激部位的精準定位是相當重要的，不同疾病腦皮層改變部位不同，要求操作者在使用TMS前充分認識疾病病理，知道操作需要刺激的部位。對于一個非常熟悉腦部解剖的操作者來說，不借助任何輔助設備完成位刺激部位也是很困難的，因為病人的頭部并不是標準模型，差別很大；刺激線圈的位置、角度通過手部感覺存在誤差。對于普通操作者，存在的誤差更大。TMS導航也有簡單地通過腦電圖10-20系統的腦定位帽進行定位。但是單靠經驗定位，或者定位帽輔助定位，定位結果誤差大，光學輔助導航極大提高了定位的準確性，考慮了病人的位置變化，腦部的差異，以及線圈位置和方向相互間的關系。

目前導航設備較多的使用了輔助定位線圈，或者輔助定位小球的空間位置，間接計算頭部區域的位置。大致過程如下：

1、病人頭戴輔助圈，上面有三個用于定位的小球。

2、通過人機界面，點擊病人頭部結構像的特征點（比如鼻子尖，耳垂等處），然后用輔助定位球依次點擊病人相應位置。

3、點擊時，雙目紅外攝像頭獲取點擊點空間位置。

4、服務器計算輔助圈上各小球的位置，頭部點擊的特征點位置，然后和頭部結構像進行匹配，處理得到整個頭部的當前空間位置。

5、服務器通過雙目紅外攝像頭實時捕獲輔助圈各小球位置，計算出病人頭部空間位置。

6、服務器通過雙目紅外攝像頭實時捕獲刺激線圈（上面帶定位小球）位置

7、呈現線圈和頭部的相對位置。

但是，仍存在一些紅外攝像系統操作復雜、標志點過少、容易出現遮擋等問題，具體包括如下內容：

1、病人的感受問題，需要帶上輔助定位線圈，給病人造成不適感；

2、病人戴著輔助設備，不舒適，引起更多的頭部移動，造成輔助定位線圈的相對位置變動，引起誤差；

3、準備過程中，操作者需要手動定位人的幾個關鍵點位置，并點擊屏幕結構像的相應位置，使得兩者匹配上。中間常常出現定位匹配不上的情況，需要反復操作多次，對于不熟練的操作者，這個過程會更長，該準備過程占用了大量時間；

4、準備過程中，定位匹配存在誤差；

5、操作過程中，操作者需要小心操作，不能碰到定位線圈或者定位小球，造成定位線圈或者小球和人腦部的相對位置發生變動，造成誤差；

6、操作過程中，操作者要避免定位輔助小球的遮擋，操作受到限制，需要調整病人位置和角度，耽誤操作。