本文關(guān)鍵詞：基于復雜球模型的三維顱腦電磁特性仿真研究

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【摘要】：磁感應斷層成像技術(shù)(MIT)是一種新型無創(chuàng)的成像技術(shù)。這種技術(shù)以交變磁場為激勵源,能夠穿透絕緣性較好的顱骨,在成像區(qū)域的敏感性也較強,且采用的非接觸檢測方式可以避免或減輕給病人造成的痛苦,可以實現(xiàn)對病患的實時的監(jiān)護。因此,MIT技術(shù)在顱腦疾病的檢測方面具有明顯的優(yōu)勢。MIT仿真技術(shù)可以很好地模擬顱腦的真實情況,能夠方便、快捷地變換病變狀態(tài),有利于對病變引起的檢測信號變化規(guī)律的研究,這為顱腦MIT正問題的仿真計算提供了便利。本文構(gòu)建了一個接近顱腦真實結(jié)構(gòu)的四層復雜球模型,并基于該模型進行有限元仿真,來研究不同病變狀態(tài)對MIT信號的影響。首先,根據(jù)人體頭部解剖結(jié)構(gòu),以腦實質(zhì)為主要檢測部分,顱骨為大腦的支撐結(jié)構(gòu),內(nèi)隔腦髓質(zhì),外附著頭皮,構(gòu)成四層顱腦結(jié)構(gòu)模型。應用Comsol Multiphysics軟件提供的幾何建模工具,根據(jù)正常人體顱骨的平均尺寸和大腦的平均體積,通過橢球體、球體等多個規(guī)則幾何體的組合,構(gòu)建出包含頭皮層、顱骨層、腦髓質(zhì)層、腦實質(zhì)層四層結(jié)構(gòu)的復雜球顱腦模型。其次,將MIT的基本原理應用于該顱腦模型的仿真計算,分析健康狀態(tài)顱腦的磁感應強度分布,驗證了該模型的有效性,并通過與簡單球模型和真實顱腦模型的對比,說明了該模型的優(yōu)越性。最后,對顱腦模型不同病變狀態(tài)進行仿真求解,分別分析了病變組織電導率、位置、體積變化對磁感應強度分布的影響,并通過旋轉(zhuǎn)掃描實驗,分析了病變顱腦模型與激勵相對位置變化對感應磁場的影響。結(jié)果表明,該顱腦仿真模型能夠模擬顱腦的檢測,并且該模型可以很好的顯示出人體頭部各組織的電磁特性差異,為MIT系統(tǒng)研究提供了可靠的依據(jù),對MIT技術(shù)在顱腦檢測的進一步應用具有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：磁感應斷層成像 顱腦模型 病變組織 磁感應強度
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.9;R318
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 磁感應斷層成像的概念及技術(shù)優(yōu)勢9
• 1.2 腦部磁感應斷層成像的研究意義9-10
• 1.3 腦部磁感應斷層成像仿真的發(fā)展10-12
• 1.4 本文主要研究工作12-14
• 第2章 顱腦磁感應斷層成像的理論基礎14-19
• 2.1 顱腦的電磁特性14-15
• 2.1.1 人體頭部的電特性14
• 2.1.2 人體頭部的磁特性14-15
• 2.2 MIT的基本原理15-17
• 2.3 MIT正問題研究17-18
• 2.4 MIT線圈仿真模型18
• 2.5 本章小結(jié)18-19
• 第3章 四層三維復雜球顱腦模型的建模19-30
• 3.1 人體頭部結(jié)構(gòu)19-22
• 3.1.1 頭皮19-20
• 3.1.2 顱骨20-21
• 3.1.3 腦脊液21
• 3.1.4 腦膜21-22
• 3.1.5 大腦和小腦22
• 3.2 顱腦模型結(jié)構(gòu)的確立22-24
• 3.3 顱腦模型的構(gòu)建24-27
• 3.3.1 腦實質(zhì)模型的構(gòu)建24-25
• 3.3.2 顱骨模型的構(gòu)建25-27
• 3.4 四層顱腦模型的構(gòu)建27-28
• 3.5 顱腦模型的電磁參數(shù)設置28-29
• 3.6 本章小結(jié)29-30
• 第4章 復雜球顱腦模型有效性分析30-40
• 4.1 健康顱腦模型仿真研究30-33
• 4.2 健康顱腦模型數(shù)據(jù)處理33-36
• 4.3 復雜球顱腦模型相對球顱腦模型的優(yōu)勢分析36-37
• 4.4 復雜球顱腦模型相對真實顱腦模型的優(yōu)勢分析37-39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 第5章 基于復雜球顱腦模型的病變仿真研究40-56
• 5.1 病變組織電導率變化分析40-42
• 5.2 病變組織位置變化分析42-50
• 5.2.1 病變組織矢狀軸方向敏感性分析42-45
• 5.2.2 病變組織冠狀軸方向敏感性分析45-48
• 5.2.3 病變組織垂直軸方向敏感性分析48-50
• 5.3 病變組織體積變化分析50-52
• 5.4 顱腦模型的掃描實驗及分析52-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第6章 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-61
• 在學研究成果61-62
• 致謝62

【參考文獻】

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本文編號：1016203