具有精密导航定位功能的多靶点重复经颅磁刺激系统研制

具有精密导航定位功能的重复经颅磁刺激系统能够为脑内神经磁刺激靶点提供基于影像的三维可视引导定位，是脑科学和脑神经疾病研究不可缺少的重要科学仪器。该仪器涉及的关键技术属商业机密，被国外垄断且价格昂贵，一定程度上影响了我国脑科学研究的发展。项目合作双方在涉及的大功率高频充放电、线圈感生电场聚焦性、重复经颅磁刺激、基于CT/MRI影像的精密导航定位关键技术上取得了突破性进展。本项目将在多技术融合与系统集成上深入研究，突破技术瓶颈，结合精密定位导航和多模式影像三维可视化，研制多靶点精确定位的经颅磁刺激仪。其中多目标精密三维定位跟踪技术引导多线圈实施多靶点同步或不同时间序列刺激，实现多靶点精密导航定位磁刺激，是具有自主知识产权的独立研发的原创性技术。该项目的实施将为脑科学研究提供处于国际领先水平的精密科学仪器。

多靶点重复经颅磁刺激技术是开展脑网络、脑功能分区、脑神经及精神疾病的临床诊疗和脑功能不同尺度机理研究的重要支撑仪器，主要工作和研究成果如下：.1..开展了真实头结构电导率分布模型和颅内感应电场分布仿真及评价方法研究， 建立了包含皮层和深部脑组织的真实头部电导率分布模型和颅内感应电场分布检测系统，建立了感应电场聚焦性多指标评价方法，开发了场分布建模和评价的仿真与分析软件。.2..研发并验证了微秒级微弱（1 MHz，T）脉冲磁场的测量与标定装置，实现了脉冲磁场动态实时测量，开展了高磁导率高电导率材料提高线圈感应电场聚焦性研究，聚焦面积减小30%，负峰抑制比提高85%；开展了脑深部刺激线圈设计技术研究。.3..研制出三线圈输出磁刺激仪样机。解决了主电源电路快速功率变换、三通道功率分配控制和功率因子校正及低功耗、三通道快速充放电与控制、双脉冲刺激输出控制等关键技术。联合起草了中华人民共和国医药行业标准《磁刺激设备》， 2015年3月2日由CFDA发布，标准号YY/T 0994-2015。.4..研制的导航跟踪系统实现了对人体位置、磁刺激线圈等多个目标空间位置姿态的同时跟踪，并能够跟踪和显示所有跟踪对象的位姿关系，实现了在定位靶点引导下的多目标靶点阵列的生成，以及多线圈联合刺激等新功能。.5..在磁刺激靶点选与空间配准方面，实现了基于影像和基于个性化头模型的脑结构三维可视化，并结合脑图谱实现了个性化头模脑靶点的有效定位，根据三维定位跟踪子系统对刺激线圈和头部空间位置的实时跟踪，实现了刺激线圈到脑靶点的精确定位导航。.6..完成了基于多模式图像和多目标跟踪定位的重复经颅磁刺激导航定位软件、导航定位装置样机和导航应用的流程，可以引导刺激线圈准确到达刺激位置，或对多靶点进行选择刺激，实现了靶点定位、线圈位置与人体空间位置同时可视化。.7..实现了经颅磁刺激系统与精密导航定位系统的集成，主要硬件包括三线圈输出高频重复经颅磁刺激仪、三维运动跟踪系统、线圈扶持与主动跟踪系统等；软件包括系统集成软件、磁刺激器控制软件和多靶点导航定位软件。.本项目最终完成精密定位多靶点重复经颅磁刺激仪样机，包括适用于脑科学研究、脑部疾病临床应用和动物及细胞学实验的多用途系列刺激线圈、配套软件、线圈设计和电磁场分布特性仿真软件。经CFDA天津医疗器械质量监督检验中心检测，达到了项目计划书的性能要求。