磁刺激腦內感應電場聚焦性的仿真研究與線圈優(yōu)化設計.pdf

1、重復性經(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證，且因其無創(chuàng)性等優(yōu)點受到越來越多的關注，提高磁刺激中腦內電場分布的聚焦性是磁刺激中的一項關鍵技術，與感應電場分布特性密切相關的激勵線圈研究更成為一個熱點。 目前，大部分針對磁刺激激發(fā)感應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上，而且未考慮球面電荷和電流分布產生的靜電場。本論文中，提出運用模擬人體頭部結構的五層球模

2、型進行腦神經(jīng)磁刺激感應電場聚焦性研究，將頭部結構近似為由頭皮、顱骨、腦脊液、腦灰質和腦白質構成的五層球模型，在該模型的基礎上，考慮了人體頭部不同組織的電介質成分，結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)學模型，解決磁刺激過程中感應電場在人體頭部各組織不同界面上的電荷分布問題。文中運用Matlab軟件作為仿真工具，對半無界平面、三層球頭模型和五層球頭模型的感應電場分布進行計算和比較分析。

3、 目前對于感應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參數(shù)獨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層，因而在腦皮質層要達到刺激強度同時要降低人體頭皮處的電場強度，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)還包括感應電場最大值、半寬度等參數(shù)，因此本文提出了比較感應電場聚焦性能的比較函數(shù)ξ，用于更加科學統(tǒng)一地比較不同線圈的聚集性能和進一步優(yōu)化線圈參數(shù)。