本文關(guān)鍵詞：經(jīng)顱直流電刺激人腦中電場分布的聚焦度研究

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【摘要】：經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)技術(shù),主要是通過在人體頭部特定位置放置的電極注入電流的方式,刺激人體腦組織某些神經(jīng)核團,從而達到治療某些精神性和神經(jīng)性疾病的目的。本文通過ANSYS仿真軟件,研究三層球頭模型大腦中電場的聚焦度與頭皮上所放置電極參數(shù)的關(guān)系。首先,不同的電極面積對大腦模型中空間電場的分布有較大的影響。本文對人體頭部建立三層同心球模型,并且在頭皮表面經(jīng)典的tDCS位置上放置電極,通過與參考文獻對比,驗證了ANSYS進行tDCS仿真研究是可靠的。分別固定陰極和陽極的電極面積為25cm2,分別將相對應(yīng)的陽極和陰極的電極面積從最小的1cm2變化到45cm2,分別研究電極面積對大腦模型中空間電場分布的影響,并且得到腦模型中靶點位置的電流密度和電場強度與電極面積的關(guān)系曲線。其次,選用統(tǒng)一的柱狀電極做聚焦度研究,研究電極位置與腦模型中電場分布的關(guān)系。選擇三個電極,陽極放置一個電極,注入2mA電流,陰極兩個電極,分別注入-1mA電流。將旋轉(zhuǎn)角度α從15度依次遞增15度變化至75度,研究電場在球頭模型大腦中的分布情況。研究表明,α越小,靶點位置處的電流密度和電場強度越大,刺激到的靶區(qū)體積越大;反之,α越大,靶點位置的電流密度和電場強度越小,刺激到的靶區(qū)體積越小。最后,通過多電極組合,提高靶區(qū)電場的聚焦度。在頭皮表面放置5個電極,1個陽極,4個陰極,分別組合旋轉(zhuǎn)角度α都為45度的情況,以及α為30度和60度的情況作對比,同樣在陽極加載2mA電流,在四個陰極分別加載-0.5mA電流,研究電場在大腦模型中的分布情況。結(jié)果表明,第二種組合情況下,聚焦的效果比較理想,受到有效刺激的區(qū)域所占的百分比RA(ratio of the stimulated brain volume to the whole brain model volume)僅為8.59%,比經(jīng)典刺激方式下減小了4.19%,運動皮層靶點處的電流密度為0.239A/m2,電場強度為0.531V/m,靶點M1apb處的電流密度為0.133A/m2,電場強度為0.296V/m,比經(jīng)典刺激方式有所提高。第一種情況的刺激效果,稍微遜色于第二種情況。本文所研究的結(jié)果,為聚焦度的研究提供了一種新的方法,通過多電極組合加載電流的方式,最終在大腦靶區(qū)獲得比較理想的效果,為后面聚焦度的深入研究提供一定的參考和幫助。
【關(guān)鍵詞】：經(jīng)顱直流電刺激 ANSYS 電極面積 電流密度 聚焦度
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R741.044
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 論文的選題背景與研究意義9-10
• 1.2 論文的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容11-13
• 2 電磁場基礎(chǔ)及ANSYS軟件13-16
• 2.1 電磁場基礎(chǔ)13-14
• 2.2 ANSYS簡介14-15
• 2.3 本章小結(jié)15-16
• 3 經(jīng)典位置經(jīng)顱直流電刺激研究16-32
• 3.1 三層球頭模型16-20
• 3.1.1 頭模型的建立16-17
• 3.1.2 電極的選擇17-18
• 3.1.3 結(jié)果與討論18-20
• 3.2 電極面積對空間電場分布的影響20-31
• 3.2.1 陽極電極面積對空間電場分布的影響20-26
• 3.2.2 陰極電極面積對空間電場分布的影響26-30
• 3.2.3 結(jié)果與討論30-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 4 經(jīng)顱直流電刺激聚焦度研究32-46
• 4.1 聚焦度研究中的參數(shù)分析32
• 4.2 聚焦度優(yōu)化試驗32-40
• 4.2.1 旋轉(zhuǎn)角度α為15度33-34
• 4.2.2 旋轉(zhuǎn)角度α為30度34-36
• 4.2.3 旋轉(zhuǎn)角度α為45度36-37
• 4.2.4 旋轉(zhuǎn)角度α為60度37-38
• 4.2.5 旋轉(zhuǎn)角度α為75度38-40
• 4.3 聚焦度效果評價40-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 結(jié)論46-48
• 致謝48-49
• 參考文獻49-53
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果53

【參考文獻】

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本文編號：810820