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2019机器人辅助经颅磁刺激线圈定位的导航路径规划与避障算法研
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· 医疗卫生装备 · 2019 年 6 月第 40 卷第 6 期 Chinese Medical Equipment Journal · Vol.40 · No.6 · June · 2019 0 引言 经颅磁刺激 (transcranial magnetic stimulation, TMS ) 是一种无痛的非侵入性的大脑神经刺激方法[1-3], 近 30 a 来, 已被应用于临床和科研领域。大量研究 表明 TMS 对抑郁症、 脑卒中、 疼痛等都具有较好的 治疗效果[4-9]。 目前, TMS 已经在美国和加拿大取得了 食品药品监督管理局 (Food and Drug Administration, FDA ) 认证。但是, 因为 TMS 实验操作复杂且治疗 效果存在较大的个体差异,目前 TMS 还未被广泛 接受[10-11]。 机器人辅助经颅磁刺激线圈定位的导航路径规划与避障 算法研究 王 贺1, 王 欣1, 靳静娜1, 李 颖1, 刘志朋1, 殷 涛1, 2* (1.中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192;2.中国医学科学院 神经科学中心,北京 100730) [摘要] 目的:研究一种用于经颅磁刺激 (transcranial magnetic stimulation, TMS ) 的机器人导航路径规划与避障算法, 以保证 TMS 机器人在刺激靶点定位和切换过程中的安全性。方法:应用机器人避障技术, 基于 TMS 线圈的形状和 TMS 机器人的工作特点, 提出用于 TMS 的机器人导航路径规划与避障算法。 基于搭建的 TMS 机器人实验系统, 设定 4 个刺激靶点, 使用机器人引导刺激线圈依次定位 4 个刺激靶点, 验证算法的可行性。结果:在线圈沿导航路径行进 的过程中未发现线圈和头部模型产生接触。第一个刺激靶点的定位时间为 (13.6±3.65 ) s, 全部 4 个刺激靶点的定位 时间为 (59.1±3.64 ) s。结论:提出的 TMS 机器人导航路径规划与避障算法可以安全有效地控制机器人完成刺激靶点 的定位和切换。 [关键词] TMS; 机器人; 路径规划; 安全性; 避障算法 [中国图书资料分类号] R318 [文献标志码] A [文章编号] 1003-8868(2019)06-0001-07 DOI:10.19745/j.1003-8868.2019130 Research on navigation path planning and obstacle avoidance algorithm of robot assisted transcranial magnetic stimulation coil localization WANG He1, WANG Xin1, JIN Jing-na1, LI Ying1, LIU Zhi-peng1, YIN Tao1, 2* (1. Institute of Biomedical Engineering, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Tianjin 300192, China; 2. Neuroscience Center, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730, China) Abstract Objective To study a robot navigation path planning and obstacle avoidance algorithm for transcranial magnetic stimulation (TMS) so as to ensure the safety of TMS robot in stimulating target location and switching process. Methods The algorithm was developed with the studies on robot-based obstacle avoidance technology, TMS coil shape and the characteristics of TMS robot. A TMS robot experiment system was established and four stimulating target points were set, and the stimulating coil was guided by the robot to locate the four target points in turn so as to verify the algorithm feasibility. Results No contact was made between the coil and the head model during the progression of the coil along the navigation path. The localization time of the first stimulation target was (13.6 ±3.65) seconds, and the positioning time of all four stimulation targets was (59.1±3.64) seconds. Conclusion The algorithm proposed contributes to controlling the robot to execute location and switching of the target point. [Chinese Medical Equipment Journal,2019,40(6):1-7] Key words TMS; robot; path planning; security; obstacle avoidance algorithm 基金项目:国家自然科学基金 (81801798, 81772003 ) ; 协 和创新工程 (CAMS-I2M 2016-I2M-1004 ) ; 协和青年基金 (2017320025 ) 作者简介:王 贺 (1988— ) , 男, 博士, 助理研究员, 主要 从事经颅磁刺激机器人以及神经调控方面的研究工作, E-mail: whe19882006@126.com。 通信作者:殷 涛, E-mail: bme500@163.com · 研究与设计 · Thesis 论 著 王贺, 王欣, 靳静娜, 等. 机器人辅助经颅磁刺激线圈定位的导航路径规划与避障算法研究[J]. 医疗卫生装备, 2019, 40 (6 ) : 1-7. · 1 ·

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小黑喵
于 2019-12-25 上传
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