一种用于经颅磁刺激的图像引导机器人系统：系统开发与实验评估
机器人学
2025-01-03 v1
摘要
经颅磁刺激（TMS）是一种非侵入性医疗手段，可调节大脑活动，广泛应用于神经科学和神经病学研究。与手动操作相比，机器人因其卓越的精度和可重复性，可能改善TMS的效果。然而，目前尚无广泛接受的、基于精细分割脑图像进行机器人TMS的标准协议，导致相对于被调节皮层真实边界的线圈姿态角度设定随意。鉴于近期TMS模拟研究表明，使用不同解剖细节时结果存在显著差异，皮层形状应在确定最优TMS线圈姿态中发挥更重要作用。本文介绍了一种用于TMS的图像引导机器人系统，其重点在于：(1) 建立标准化的规划方法和启发式规则，以定义线圈姿态的参考（真实零点）；(2) 解决手动放置线圈需要专家手眼协调，常导致实验可重复性低的问题。为验证机器人系统的设计，我们进行了体模研究和初步的人体受试者研究。结果表明，机器人方法可将位置误差减半，并将旋转精度提升多达两个数量级。多次试验的标准差降低了一个数量级，证明了精度的可重复性。改进的驱动精度成功转化至TMS应用，在磁场传感器中产生了更高且更稳定的感应电压。
引用
@article{arxiv.2410.15243,
title = {An Image-Guided Robotic System for Transcranial Magnetic Stimulation: System Development and Experimental Evaluation},
author = {Yihao Liu and Jiaming Zhang and Letian Ai and Jing Tian and Shahriar Sefati and Huan Liu and Alejandro Martin-Gomez and Amir Kheradmand and Mehran Armand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.15243},
year = {2025}
}
备注
in IEEE Robotics and Automation Letters (2024)