基于RGB相机的无标志物TMS机器人辅助定位方法

摘要

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)是一种神经调制方法,临床中凭借医生经验手动确定TMS线圈摆放位姿,导致线圈摆放位置和姿态不准确且重复定位精度差。针对上述问题,提出一种TMS线圈机器人辅助定位系统,使用RGB相机替代导航系统中双目红外相机,采用一种基于神经网络的无标志物TMS线圈机器人辅助定位方法。搭建神经网络实现相机空间线圈姿态到操作臂空间关节角度的映射,并通过仿真数据训练验证了该神经网络架构适用于TMS线圈位姿摆放问题。随后,通过实验验证了该方法的可行性,同时表明训练的神经网络针对TMS线圈定位任务具有良好的泛化能力。最后,在笛卡尔空间的位姿验证结果显示TMS线圈三维位置平均误差为2.16 mm,总体姿态误差为0.055 rad,使用RGB相机的TMS线圈机器人辅助定位系统在精度上达到了与其他使用双目红外相机的科研或商用系统相同的水平,满足TMS临床治疗要求,具备临床应用的可行性。

关键词

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS) / 机器人辅助TMS系统 / RGB相机 / 神经网络 / 位姿估计 / 手眼标定