【摘要】： 經(jīng)顱磁刺激技術(shù)通過將磁場施加于人腦來影響大腦的機(jī)能,從而達(dá)到診斷或治療的目的。隨著經(jīng)顱磁刺激技術(shù)在各個領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用,研究經(jīng)顱磁刺激中電磁場便顯得尤為必要。針對經(jīng)顱磁刺激特點,本文主要在經(jīng)顱磁刺激電磁場環(huán)境仿真,線圈不同繞法和參數(shù)分析,線圈組電磁場研究三個方面進(jìn)行了深入研究。 首先是模擬電磁場環(huán)境。這涉及到3個主要部分的建模問題:人的頭部,線圈,電路。利用真人頭部核磁共振圖像作為原始數(shù)據(jù),按照灰度閾值將不同人體組織輪廓提取出來構(gòu)成真實頭模型,再經(jīng)過后期平滑處理和有限元網(wǎng)格剖分將其轉(zhuǎn)化為頭部有限元模型。提出一種螺旋線式建模方法對各種不同繞法線圈進(jìn)行有限元建模。磁刺激儀電路也被轉(zhuǎn)化為有限元模型,與由頭部有限元模型和線圈有限元模型組成的電磁場一起進(jìn)行電路電磁場耦合分析。 其次通過詳細(xì)分析蚊香型,螺旋線型,混合式線圈,八字形線圈的電磁場表現(xiàn),總結(jié)出它們的相同點和不同點,并得出混合式線圈性能最優(yōu)且能替代八字形線圈的結(jié)論。然后對混合式線圈的各個參數(shù)在電磁場的作用進(jìn)行總結(jié),并以此為理論基礎(chǔ)設(shè)計出經(jīng)顱磁刺激電磁場分析系統(tǒng),實現(xiàn)對經(jīng)顱磁刺激電磁場的自動分析,并根據(jù)使用者的需求自動提供可用于實際制作的線圈參數(shù)。 最后通過分析線圈組的電磁場,發(fā)現(xiàn)線圈組在控制磁刺激范圍,提高磁刺激深度方面要優(yōu)于單線圈系統(tǒng)。119導(dǎo)腦部磁刺激儀的設(shè)計便充分利用了線圈組的優(yōu)勢。將119個小線圈按照刺激部位密布于頭部周圍,通過控制需要的線圈組工作,從而實現(xiàn)不同的功能。 線圈磁場檢驗試驗表明:實際測量值與仿真分析值基本吻合,系統(tǒng)提供的線圈參數(shù)可靠,能夠滿足臨床線圈設(shè)計的需要。
[Abstract]:Transcranial magnetic stimulation affects the function of the brain by applying magnetic field to the human brain, thus achieving the purpose of diagnosis or treatment. With the wide application of transcranial magnetic stimulation in various fields, it is necessary to study electromagnetic field in transcranial magnetic stimulation. In view of the characteristics of transcranial magnetic stimulation (TMS), this paper mainly focuses on three aspects: environment simulation of transcranial magnetic stimulation (TMS), coil winding method and parameter analysis, and electromagnetic field research of coil group. The first is to simulate the electromagnetic environment. This involves the modeling of three main parts: the human head, the coil, and the circuit. Using the real head MRI image as the original data, different human tissue contours are extracted according to the gray threshold to form the real head model, which is transformed into the head finite element model after the later smoothing processing and the finite element meshing. A helical modeling method is proposed for finite element modeling of various winding coils. The circuit of the magnetic stimulator is also transformed into a finite element model, which is coupled with the electromagnetic field which is composed of the head finite element model and the coil finite element model. Secondly, the electromagnetic field of mosquito coil, helical coil, hybrid coil and octagonal coil are analyzed in detail, and their similarities and differences are summarized, and the conclusion that the hybrid coil has the best performance and can replace the octahedral coil is obtained. Then the function of the parameters of the hybrid coil in the electromagnetic field is summarized and a transcranial magnetic stimulation electromagnetic field analysis system is designed based on this theory to realize the automatic analysis of the transcranial magnetic stimulation electromagnetic field. The coil parameters that can be used in actual production are automatically provided according to the user's needs. Finally, by analyzing the electromagnetic field of the coil group, it is found that the coil group is superior to the single coil system in controlling the magnetic stimulation range and increasing the magnetic stimulation depth. The design of 119 magnetic stimulator in the brain makes full use of the advantages of the coil group. 119 small coils were distributed around the head according to the stimulation position, and different functions were realized by controlling the needed coil groups. The results of coil magnetic field test show that the measured values are in good agreement with the simulation results, and the coil parameters provided by the system are reliable and can meet the needs of clinical coil design.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：R312

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本文編號：2373269