本文關(guān)鍵詞：針對小動物經(jīng)顱磁刺激的線圈設(shè)計與磁場測量，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)是一種無創(chuàng)、聚焦的非侵入性腦刺激技術(shù),具有良好的時間分辨率和空間分辨率。多年來,TMS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床疾病診斷、治療以及腦科學(xué)研究,并取得了頗多成果。研究顯示大部分TMS作用于人腦的實驗可以在小動物實驗中得以深入,進而從宏觀的腦電信號和肌電信號和微觀的突觸可塑性、細胞膜電位以及神經(jīng)遞質(zhì)流等兩個方面進行對比,對TMS的作用機制進行探討。然而,由于人腦和實驗動物腦在尺寸上的差異,通用型TMS線圈的聚焦性和靶向性已不能滿足小動物TMS實驗研究。當前小動物TMS實驗研究中線圈產(chǎn)生磁場的覆蓋區(qū)域太大,不能準確作用于特定腦區(qū),這給rTMS機制的研究帶來很大不便。因此,設(shè)計針對小動物rTMS實驗研究的專用線圈對rTMS作用效果以及作用機制的探究都有重要意義。本文以大鼠為例,建立了6層球頭模型(頭皮、顱骨、腦脊液、灰質(zhì)、白質(zhì)與深部組織),建立了八字與夾角為160°、140°、120°、115°、110°、105°和100°的錐形線圈模型以及內(nèi)半徑分別為5mm、8mm和11mm的八字與110。錐形線圈模型,利用有限元仿真軟件ANSYS,對不同線圈的感應(yīng)電場分布進行仿真分析。結(jié)果顯示：八字線圈的聚焦性較好,錐形線圈的感應(yīng)電場強度較好,且線圈內(nèi)半徑較小時,聚焦性較好；當綜合考慮感應(yīng)電場強度和聚焦性時,內(nèi)半徑較小的110。錐形線圈具有一定優(yōu)勢,尤其是在深部組織。根據(jù)本文的仿真結(jié)果確定了錐形線圈的最優(yōu)角度為1 10。、線圈的最優(yōu)內(nèi)半徑為5mm。為實現(xiàn)線圈磁場的動態(tài)檢測,本文搭建了微秒級脈沖弱磁場動態(tài)檢測平臺以及標定裝置。磁場檢測電路主要包括高速、穩(wěn)定的信號放大、信號濾波以及信號積分模塊。本文也對檢測電路的準確性進行了測試,結(jié)果表明,測量結(jié)果與商用磁通計的檢測值基本保持一致。此外,本文依據(jù)仿真優(yōu)化參數(shù)制作了線圈并封裝,對磁刺激線圈產(chǎn)生的磁場特性進行了測量。本文研究結(jié)果為設(shè)計小動物TMS專用線圈提供了一定依據(jù),有望促進小動物TMS研究,并對rTMS作用效果以及作用機制的探究有積極的推動作用。
【關(guān)鍵詞】：經(jīng)顱磁刺激 錐形線圈 深部聚焦特性 磁場測量 大鼠頭模型
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM936;R-332
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 經(jīng)顱磁刺激技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.1.1 經(jīng)顱磁刺激技術(shù)9-10
• 1.1.2 經(jīng)顱磁刺激發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2 經(jīng)顱磁刺激的應(yīng)用現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 臨床診斷的應(yīng)用11
• 1.2.2 治療應(yīng)用11-12
• 1.2.3 腦科學(xué)研究的應(yīng)用12-13
• 1.2.4 小動物實驗研究的應(yīng)用13-14
• 1.3 問題的提出14-15
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排15-17
• 1.4.1 研究內(nèi)容15
• 1.4.2 結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 經(jīng)顱磁刺激基本原理和線圈設(shè)計原則17-23
• 2.1 經(jīng)顱磁刺激的理論基礎(chǔ)17-18
• 2.2 經(jīng)顱磁刺激線圈設(shè)計18-22
• 2.2.1 經(jīng)顱磁刺激線圈設(shè)計原則18-21
• 2.2.2 經(jīng)顱磁刺激線圈設(shè)計工藝21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 針對小動物TMS研究的不同參數(shù)八字與錐形線圈仿真分析23-38
• 3.1 仿真模型的建立23-26
• 3.1.1 ANSYS仿真功能簡介23-24
• 3.1.2 頭模型的建立24-26
• 3.2 八字與不同角度錐形線圈仿真分析26-31
• 3.2.1 磁刺激線圈模型的建立26-28
• 3.2.2 激勵條件與評價方法28
• 3.2.3 結(jié)果對比28-31
• 3.3 不同尺寸八字與錐形線圈仿真分析31-36
• 3.3.1 磁刺激線圈模型的建立31-32
• 3.3.2 激勵條件與評價方法32
• 3.3.3 結(jié)果對比32-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 線圈磁場平臺的搭建與測試38-45
• 4.1 磁場檢測方法概述38-39
• 4.2 磁場檢測平臺的搭建39-43
• 4.2.1 磁場檢測原理39
• 4.2.2 磁場檢測電路的設(shè)計39-42
• 4.2.3 磁場測量電路和探測線圈42-43
• 4.3 磁場檢測平臺的測試結(jié)果43-44
• 4.4 小結(jié)44-45
• 第五章 線圈制作與磁場測量45-51
• 5.1 磁刺激線圈的制作45-46
• 5.1.1 小動物8字線圈的制作45-46
• 5.1.2 人體8字線圈的制作46
• 5.2 線圈外殼及磁場檢測功能設(shè)計46-48
• 5.3 繞制的磁刺激線圈的磁場檢測48-50
• 5.4 小結(jié)50-51
• 第六章 總結(jié)和展望51-53
• 6.1 論文工作總結(jié)51-52
• 6.2 問題與展望52-53
• 參考文獻53-58
• 研究生期間發(fā)表論文58
• 研究生期間參與科研項目58-59
• 致謝59

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