本文關(guān)鍵詞：深部經(jīng)顱磁刺激腦內(nèi)感應(yīng)電場(chǎng)分布的仿真研究與線圈設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 深部經(jīng)顱磁刺激 真實(shí)頭模型 H型線圈 線圈電感

【摘要】：經(jīng)顱磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)是一種無(wú)創(chuàng)的神經(jīng)刺激技術(shù),已應(yīng)用于多種精神類疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷與治療。研究表明,抑郁癥、自閉癥、精神分裂等精神障礙或疾病的發(fā)病機(jī)制與深部腦組織功能異常有關(guān),但是目前的磁刺激技術(shù)和線圈僅適合對(duì)淺層皮質(zhì)的刺激,難以對(duì)深部組織形成有效的刺激。本文研究的深部經(jīng)顱磁刺激技術(shù)旨在增加刺激深度,同時(shí)盡量避免對(duì)淺層皮質(zhì)產(chǎn)生影響。本文首先提出了一種基于MRI數(shù)據(jù)建立真實(shí)頭部模型的方法,在此基礎(chǔ)上建立了平行頭部外輪廓的H型線圈模型。通過(guò)H型線圈的仿真研究,分析頭皮、大腦深部邊緣系統(tǒng)的電場(chǎng)分布,結(jié)果顯示H型線圈產(chǎn)生的電場(chǎng)在頭皮不聚焦,但在邊緣系統(tǒng)的前部,即前扣帶回區(qū)域聚焦。為評(píng)估H型線圈的刺激深度,定義頭皮-邊緣系統(tǒng)感應(yīng)電場(chǎng)峰值之比作為評(píng)估參數(shù)。通過(guò)優(yōu)化H型線圈導(dǎo)線的間隔,提高其深部特性。優(yōu)化結(jié)果顯示前額葉前面導(dǎo)線數(shù)量為4,間隔為前面導(dǎo)線分布范圍的三分之一時(shí)；前額葉側(cè)面導(dǎo)線數(shù)量為7,間隔為側(cè)面導(dǎo)線分布范圍六分之一時(shí)；前額葉上面導(dǎo)線間隔為5-6mm時(shí),取得較好深部特性。在此基礎(chǔ)上,本文還對(duì)8字線圈、H型線圈、雙錐線圈、Halo線圈,以及H-Halo組合線圈的深度特性進(jìn)行了比較,其中Halo線圈和H-Halo組合線圈還比較了電流方向?qū)σ鸬碾妶?chǎng)分布和刺激深度特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Halo線圈(電流同向)、H型線圈、H-Halo組合線圈(電流同向)的深部特性較好。Halo線圈和H-Halo組合線圈電流同向時(shí),同時(shí)增強(qiáng)頭皮電場(chǎng)和邊緣系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度,但邊緣系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度增加較多；Halo線圈和H-Halo線圈電流反向時(shí),同時(shí)減弱頭皮電場(chǎng)和邊緣系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度,邊緣系統(tǒng)電場(chǎng)強(qiáng)度減弱較多,但是Halo線圈和H-Halo組合線圈的反向電流可以明顯減弱眼眶附近的電場(chǎng)強(qiáng)度,減弱了電場(chǎng)對(duì)眼部和面部組織影響。最后,本文分別采用電感系數(shù)法和能量法計(jì)算了線圈的電感。對(duì)于規(guī)則線圈,直接通過(guò)解析函數(shù)進(jìn)行線圈電感的計(jì)算；對(duì)于非規(guī)則線圈,由能量法計(jì)算出線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量,再得到線圈電感。本文制作了一款與磁刺激儀匹配的刺激線圈,檢測(cè)結(jié)果表明利用此方法設(shè)計(jì)的線圈電感的理論值和測(cè)量值基本一致。綜上所述,本文提出了一種深部磁刺激中真實(shí)頭模型的建模方法,提出了H型線圈優(yōu)化方案,為深部磁刺激仿真研究及線圈設(shè)計(jì)提供了有益思路。與此同時(shí),本文還提出了一種針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的線圈的電感計(jì)算方法,并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真和制作,為磁刺激線圈產(chǎn)品化提供了理論支撐。
【關(guān)鍵詞】：深部經(jīng)顱磁刺激 真實(shí)頭模型 H型線圈 線圈電感
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O441;R741
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-15
• 1.1 深部經(jīng)顱磁刺激研究背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 問(wèn)題提出12-13
• 1.4 研究目的與研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.4.1 研究目的13
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容13-15
• 第二章 深部經(jīng)顱磁刺激基本原理15-23
• 2.1 經(jīng)顱磁刺激的神經(jīng)電生理基礎(chǔ)15-17
• 2.1.1 神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)15-16
• 2.1.2 動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制16-17
• 2.1.3 動(dòng)作電位的傳導(dǎo)17
• 2.2 深部經(jīng)顱磁刺激的理論基礎(chǔ)17-22
• 2.2.1 深部經(jīng)顱磁刺激基本原理17-20
• 2.2.2 深部經(jīng)顱磁刺激線圈設(shè)計(jì)原則20-21
• 2.2.3 電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法和過(guò)程21-22
• 2.3 小結(jié)22-23
• 第三章 基于真實(shí)頭部的H型線圈模型研究23-37
• 3.1 真實(shí)頭部電導(dǎo)率模型的建立23-30
• 3.1.1 頭部生理結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)23-24
• 3.1.2 真實(shí)頭部電導(dǎo)率模型的建模方法24-30
• 3.2 基于真實(shí)頭部電導(dǎo)率模型的H型深部磁刺激線圈建立30-35
• 3.2.1 H型線圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)30-31
• 3.2.2 Ansys建模方法簡(jiǎn)介31-32
• 3.2.3 H型線圈建模步驟32-35
• 3.3 有限元模型的建立與優(yōu)化35-36
• 3.4 小結(jié)36-37
• 第四章 H型線圈在腦內(nèi)的感應(yīng)電場(chǎng)分布及線圈優(yōu)化37-54
• 4.1 H型線圈在顱內(nèi)電場(chǎng)分布特點(diǎn)37-39
• 4.1.1 單匝H型線圈在顱內(nèi)的電場(chǎng)分布37-38
• 4.1.2 完整H型線圈在顱內(nèi)的電場(chǎng)分布38-39
• 4.2 H型線圈的結(jié)構(gòu)優(yōu)化39-44
• 4.2.1 比較函數(shù)建立40
• 4.2.3 導(dǎo)線間隔優(yōu)化40-44
• 4.3 深部線圈電場(chǎng)分布的比較44-53
• 4.3.1 線圈的建模44-45
• 4.3.2 線圈在頭部產(chǎn)生的電場(chǎng)分布45-52
• 4.3.3 線圈的深度特性比較52-53
• 4.4 小結(jié)53-54
• 第五章 經(jīng)顱磁刺激線圈電感的計(jì)算方法54-62
• 5.1 計(jì)算線圈電感方法54-55
• 5.2 圓形線圈的電感計(jì)算55-57
• 5.3 8字線圈的電感計(jì)算57-61
• 5.3.1 能量法求解線圈電感的理論分析57-58
• 5.3.2 8字線圈設(shè)計(jì)58
• 5.3.3 能量法計(jì)算電感的影響因素58-60
• 5.3.4 8字線圈參數(shù)設(shè)計(jì)60-61
• 5.4 小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)和展望62-64
• 6.1 論文工作總結(jié)62-63
• 6.2 問(wèn)題與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 發(fā)表文章69-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李錦彪,王健,任玉民,劉永勝;干式空心電抗器阻抗參數(shù)計(jì)算的能量法[J];變壓器;1998年06期

2 李金山,陳喬夫;箔式空心電抗器電感及損耗計(jì)算[J];變壓器;1998年08期

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本文編號(hào)：944325