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).pdf

1、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

2、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

3、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)

4、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