生物医学工程研究所殷涛、刘志朋团队在医学导航定位技术研究方面取得进展
时间:2022-10-06 来源:本站
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2022年7月30日,生物医学工程研究所殷涛、刘志朋研究团队在《Brain Stimulation》杂志在线发表题为“Individualized and clinically friendly helmet-type coil positioning method (I-Helmet) for transcranial magnetic stimulation”的研究论文。在本论文中,课题组为经颅磁刺激开发了一种个体化且操作简便、临床友好的头盔式线圈导航定位方法(并命名为:I-Helmet方法),并完成了导航定位精度的测试。

经颅磁刺激技术(TMS)已研发近30余年,目前已广泛应用于各种临床精神疾病的治疗。然而,迄今为止临床上尚无法实现方便快捷且个体化精准的刺激线圈导航定位技术。

本研究所提出的I-Helmet方法基于C++开发,如图1所示,具有图形用户界面,允许用户设计用于TMS线圈导航定位的3D打印头盔模型。软件系统分为客户端和服务器,通过公共web服务器连接。客户端软件在医院中运行。神经科医生只需要通过TCP/IP协议将受试者图像数据和目标信息传输到公共web服务器。服务器软件在服务中心运行,服务中心的头盔设计人员通过TCP/IP协议从公共web服务器将图像数据和目标信息下载到服务器计算机。基于受试者的目标信息、图像数据和刺激线圈图像,应用I-helmet制造工艺,头盔设计人员设计并3D打印患者的个体化定位头盔,并将其发送给神经科医生进行治疗。基于我们的软件架构,将高成本导航定位仪转变为低成本导航定位服务,同时大大降低了临床医生的操作难度。

实验评估的平均定位执行时间约为40秒 (目前应用的无框架导航定位技术需要10分钟以上的操作时间、目前公布的最快的线圈定位方法也需要4分钟以上)。线圈定位误差约为2mm左右,精度也优于当前应用的无框架导航定位技术。

目前课题组拥有2套导航定位技术解决方案, 具备完全自主知识产权 (1、基于近红外传感器的无框架导航定位技术已实现科技成果转化,2、本文I-Helmet方案),可以解决各种物理场、器械在人体、动物的精准定位问题。

该方向研究工作得到国家自然科学基金仪器专项(81927806、81127003)、科技部重点研发计划(2018YFC0115600)、中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2021-I2M-1-015、2021-I2M-1-058)、中国健康长寿创新大赛(2020-JKCS-006)等项目的支持。中国医学科学院生物医学工程研究所殷涛、刘志朋研究员为通讯作者,王贺副研究员为第一作者和共同通信作者。


图1  基于web服务器的I-Helmet导航定位软件系统架构


图2 (A)I-helmet导航定位头盔的制造工艺。(B)靶点信息、头盔信息、定位误差和实验评估的执行时间


论文链接:https://doi.org/10.1016/j.brs.2022.07.045


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