混合现实辅助的目标定位技术在经颅磁刺激导航中的应用：一项可行性研究

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Mixed reality assisted target localization for transcranial magnetic stimulation navigation: a feasibility study

　　

摘要

背景

经颅磁刺激（TMS）是一种非侵入性神经刺激技术，通过向大脑的特定区域施加电磁场来调节神经活动。它在临床上被用于多种已获批准的适应症，包括重度抑郁症、强迫症和伴有先兆的偏头痛，并且正在积极研究其对其他神经系统和精神疾病的治疗效果。精确的刺激定位对于TMS的有效性至关重要。现有的定位方法，如通用的脑部定位帽和国际10–20脑电图（EEG）系统，通常只能提供粗略的定位信息，从而导致较大的定位误差。近年来，混合现实（MR）技术在医学领域的应用取得了显著进展，特别是在手术导航方面，为开发简单、低成本且高效的TMS导航系统提供了新的思路和可能性。

目的

本研究首次提出了一种便携式MR导航系统，用于非侵入性神经调节的靶点定位。其目的是通过临床前验证来评估该系统的定位精度和操作效率。该系统旨在为其他非侵入性技术提供一种简单且高精度的定位解决方案，以提高定位精度并简化临床应用中的操作流程。

方法

该系统基于Microsoft HoloLens 2，并配备了三种专门设计的交互工具。选择了五种不同类型的模拟头模型，在每个头模型上设置了十个靶点。使用CT扫描获取每个头模型的成像数据。三名研究人员使用该系统进行靶点定位，并通过调整头模型的姿势（从站立到躺下）来重复验证过程，以评估定位精度和效率。

结果

三名研究人员进行的验证结果显示：在模拟头模型站立状态下，测量误差分别为2.4（IQR：1.4–2.7）毫米、2.3（IQR：1.7–2.7）毫米和2.6（IQR：1.9–3.0）毫米；在模拟头模型躺下状态下，测量误差分别为1.9（IQR：1.6–2.4）毫米、2.0（IQR：1.4–3.0）毫米和2.5（IQR：1.9–2.9）毫米。不同研究人员之间的差异显著（p<0.05），但同一研究人员内部的差异不显著（p>0.05）。

结论

基于混合现实技术的TMS-Guide是一种便携且简单的导航解决方案，其定位精度高于传统的手动定位方法。它在非侵入性神经调节和脑机接口领域展现出广阔的应用前景。