針對(duì)脊髓的磁刺激鎮(zhèn)痛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)驗(yàn)研究
本文選題:磁刺激 + 鎮(zhèn)痛; 參考:《山東大學(xué)》2015年碩士論文
【摘要】:隨著社會(huì)的發(fā)展,我國(guó)有逐漸步入老齡化社會(huì)的趨勢(shì)。由各種老年性疾病所引發(fā)的疼痛逐漸成為我國(guó)社會(huì)所面臨的普遍問(wèn)題,F(xiàn)有的鎮(zhèn)痛方法包括藥物治療和侵入性手術(shù)治療,都會(huì)對(duì)患者,特別是老年患者存在或多或少的副作用。本課題在目前相對(duì)比較成熟的經(jīng)顱磁刺激技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了一種新的鎮(zhèn)痛方法:針對(duì)脊髓的磁刺激鎮(zhèn)痛技術(shù),通過(guò)在脊髓部位施加脈沖磁場(chǎng),抑制乃至阻斷疼痛信號(hào)的傳遞。該技術(shù)具有無(wú)創(chuàng),非侵入性的特點(diǎn),對(duì)研究治療老年疼痛性疾病有著十分重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。本文基于Pspice軟件平臺(tái),搭建磁刺激系統(tǒng),仿真磁刺激電路的工作狀態(tài)和各項(xiàng)性能參數(shù)。仿真結(jié)果確定磁刺激電路的儲(chǔ)能電容值為250μF,耗能電阻值為0.1Ω,線(xiàn)圈電感值為20μH,磁刺激電路的最佳工作狀態(tài)為欠阻尼狀態(tài)。根據(jù)仿真結(jié)果,初步建立110V小電壓實(shí)驗(yàn)電路,探究磁刺激電路的工作性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析小電壓磁刺激實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8字形線(xiàn)圈感應(yīng)出的磁場(chǎng)在空間的分布形態(tài),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:磁場(chǎng)沿x軸分布在原點(diǎn)處呈現(xiàn)一個(gè)主峰,在原點(diǎn)兩側(cè)大約2.5R處對(duì)稱(chēng)出現(xiàn)兩個(gè)副峰。副峰值約為主峰值的60%;沿y軸和z軸,磁場(chǎng)僅在原點(diǎn)處存在一個(gè)峰值,磁場(chǎng)強(qiáng)度從原點(diǎn)向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)衰減。設(shè)計(jì)電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量裝置,測(cè)量線(xiàn)圈在磁場(chǎng)主峰和副峰位置處感應(yīng)出的電場(chǎng)強(qiáng)度,結(jié)果顯示副峰處電場(chǎng)強(qiáng)度為主峰處的50%。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步測(cè)量了皮膚和骨骼對(duì)磁場(chǎng)的衰減作用,實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的統(tǒng)計(jì)學(xué)比較結(jié)果顯示:t檢驗(yàn)p值均大于0.05,未發(fā)現(xiàn)顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,這說(shuō)明皮膚和骨骼時(shí)并不會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生明顯的衰減。在110V實(shí)驗(yàn)電路的基礎(chǔ)上,通過(guò)仿真電路參數(shù)和關(guān)鍵元器件選型,建立800V磁刺激工作系統(tǒng)。測(cè)試和分析大電壓磁刺激系統(tǒng)8字形線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布和在人工組織液中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:磁場(chǎng)沿x軸、y軸和z軸的分布形態(tài)不變,但加大電壓后線(xiàn)圈感應(yīng)出的磁場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度大大增強(qiáng),在本文中當(dāng)電壓升高8倍左右時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)度值升高了約5倍。沿z軸方向,即磁刺激的有效刺激方向,磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加使得線(xiàn)圈的有效刺激深度加大。
[Abstract]:With the development of the society, our country has the tendency to step into the aging society. Pain caused by various senile diseases has gradually become a common problem in our society. Existing analgesic methods, including drug therapy and invasive surgery, have more or less side effects on patients, especially elderly patients. Based on the relatively mature transcranial magnetic stimulation (TMS) technique, a new analgesic method is proposed in this paper. The magnetic stimulation technique is applied to the spinal cord by applying pulsed magnetic field to the spinal cord. Inhibit or even block the transmission of pain signals. This technique has the characteristics of noninvasive and noninvasive, which is of great theoretical and practical significance for the study of the treatment of senile pain diseases. Based on Pspice software platform, a magnetic stimulation system is built to simulate the working state and performance parameters of magnetic stimulation circuit. The simulation results show that the energy storage capacitance of magnetic stimulation circuit is 250 渭 F, the energy dissipation resistance is 0.1 惟, the coil inductance is 20 渭 H, and the optimal working state of magnetic stimulation circuit is underdamping state. Based on the simulation results, a 110 V low voltage experimental circuit is established to explore the performance of magnetic stimulation circuit. The distribution of magnetic field induced by the 8 zigzag coil in the small voltage magnetic stimulation system is measured and analyzed experimentally. The experimental results show that the magnetic field exhibits a main peak at the origin along the x-axis. There are two secondary peaks symmetrically at about 2.5R on both sides of the origin. The secondary peak value is about 60% of the main peak value, and along the y axis and z axis, there is only one peak at the origin, and the magnetic field intensity attenuates symmetrically from the origin to the two sides. An electric field intensity measuring device is designed to measure the electric field intensity induced by the coil at the position of the main peak and the secondary peak of the magnetic field. The results show that the electric field intensity at the secondary peak is 50% of the main peak. The effect of skin and bone on the attenuation of magnetic field was further measured. The results of statistical comparison between the experimental group and the control group showed that the value of p of the test was greater than 0.05, and no significant statistical difference was found. This suggests that skin and bones do not cause significant attenuation of the magnetic field. On the basis of 110V experimental circuit, the 800V magnetic stimulation working system is established through the selection of simulation circuit parameters and key components. The distribution of magnetic field intensity and the electric field intensity in artificial tissue fluid produced by the zigzag coil of high voltage magnetic stimulation system were measured and analyzed. The experimental results show that the distribution of magnetic field along the x axis and z axis is constant, but the magnetic field intensity and electric field intensity induced by the coil are greatly enhanced with the increase of voltage. In this paper, when the voltage is increased about 8 times, The magnetic field intensity is increased about 5 times. Along the z axis, that is, the effective stimulus direction of the magnetic stimulation, the increase of the magnetic field intensity makes the effective stimulation depth of the coil increase.
【學(xué)位授予單位】:山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:R402;O441
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,本文編號(hào):1848162
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