磁刺激腦內(nèi)感應(yīng)電場聚焦性的仿真研究與線圈優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激在腦功能檢查、診斷以及治療方面的臨床效果已經(jīng)得到了越來越多的驗(yàn)證，且因其無創(chuàng)性等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注，提高磁刺激中腦內(nèi)電場分布的聚焦性是磁刺激中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，與感應(yīng)電場分布特性密切相關(guān)的激勵(lì)線圈研究更成為一個(gè)熱點(diǎn)。 目前，大部分針對(duì)磁刺激激發(fā)感應(yīng)電場的研究都建立在半無界平面上，少數(shù)研究建立在二層球頭模型或三層球頭模型基礎(chǔ)上，而且未考慮球面電荷和電流分布產(chǎn)生的靜電場。本論文中，提出運(yùn)用模擬人體頭部結(jié)構(gòu)的五層球模

2、型進(jìn)行腦神經(jīng)磁刺激感應(yīng)電場聚焦性研究，將頭部結(jié)構(gòu)近似為由頭皮、顱骨、腦脊液、腦灰質(zhì)和腦白質(zhì)構(gòu)成的五層球模型，在該模型的基礎(chǔ)上，考慮了人體頭部不同組織的電介質(zhì)成分，結(jié)合高斯定理和電流連續(xù)性原則，作為拉普拉斯方程中的邊界條件，建立磁刺激過程靜電場分布的精確數(shù)學(xué)模型，解決磁刺激過程中感應(yīng)電場在人體頭部各組織不同界面上的電荷分布問題。文中運(yùn)用Matlab軟件作為仿真工具，對(duì)半無界平面、三層球頭模型和五層球頭模型的感應(yīng)電場分布進(jìn)行計(jì)算和比較分析。

3、 目前對(duì)于感應(yīng)電場聚焦性的分析基本局限于半寬度和電場最大值這兩項(xiàng)參數(shù)獨(dú)立地定性線圈的聚焦性。本文中，考慮到人體頭皮分布著大量痛覺神經(jīng)，而刺激靶位置定位于腦皮質(zhì)層，因而在腦皮質(zhì)層要達(dá)到刺激強(qiáng)度同時(shí)要降低人體頭皮處的電場強(qiáng)度，因此提出了衰減度函數(shù)。而且，在磁刺激過程中影響聚焦性能的參數(shù)還包括感應(yīng)電場最大值、半寬度等參數(shù)，因此本文提出了比較感應(yīng)電場聚焦性能的比較函數(shù)ξ，用于更加科學(xué)統(tǒng)一地比較不同線圈的聚集性能和進(jìn)一步優(yōu)化線圈參數(shù)。