经颅磁刺激中刺激线圈的仿真研究

目的设计用于经颅磁刺激的线圈,要求能够对大脑皮质进行多点刺激,且具有聚焦性好、制作简单、使用方便等特点。方法利用电磁仿真方法,以圆形线圈和8字形线圈为基础,计算线圈在均匀人体模型中感应电场的分布情况,比较尺寸、绕法对经颅磁刺激线圈的聚焦性和刺激深度的影响。在此基础上设计了一种多圆相切线圈,并计算该线圈在均匀人体和真实头部模型中的电场分布。结果感应电场强度随刺激深度的增加呈指数式衰减。减小圆形线圈的尺寸,会提高聚焦性,同时可减弱感应电场强度。8字形线圈比圆形线圈具有更好的聚焦性,多层绕法综合效果较好。多圆相切线圈具有8字形线圈的优点,且可以进行多点刺激。结论尺寸、绕法等因素对线圈的聚焦性和刺激深度具有重要影响,多圆相切线圈在经颅磁刺激中具有很好的应用前景。真实头部模型仿真,对于线圈的设计和靶区定位具有重要意义。     

经颅磁刺激电场分析研究进展

经颅磁刺激是一种利用通电线圈在脑部的诱发电场来调节皮质兴奋性的技术,广泛应用于神经病学、康复学等领域。经颅磁刺激诱发电场分析与安全性、刺激效果密切相关,在优化刺激方案、线圈设计方面具有重要意义,成为相关领域的研究重点。首先介绍经颅磁刺激3种常见的临床副作用,然后阐述经颅磁刺激现有研究中的常规电场分析方法,包括解析法和数值分析法及其应用场景,并讨论与电场分析密切相关的生物模型建模方法。此外,由于磁刺激线圈与组织中电场分布的密切相关性,介绍常规的刺激线圈结构类型,并结合磁刺激线圈的7种典型设计,分析基于有限元分析的球模型下的电场分布特征。最后,展望经颅磁刺激电场分析研究未来的发展趋势。     

磁刺激中线圈感应电场的聚焦性研究

根据磁刺激线圈感应电场理论,对圆形线圈、8字形线圈、四圆形线圈和四叶形线圈感应电场的分布进行研究,结果表明四叶形聚焦性好,更利于磁刺激兴奋点的定位.     

一种抑制反向感应电场的磁刺激线圈设计方法探讨

在无创性脑神经磁刺激技术中,多采用8字形磁刺激线圈,在线圈周围一定距离的空间中,对应8字线圈中心出现感应电场最大值,对应两个边缘处出现反向感应电场峰值,后者容易在刺激目标处产生副刺激,分析了8字形磁刺激线圈感应电场的分布,针对其反应方向感应电场幅值较大,容易引起副刺激的问题提出了新的磁刺激线圈设计方法,以抑制感应电场副峰,并进行了计算机模拟和验证。     

基于遗传算法的经颅磁刺激线圈阵列设计与场分布计算

为解决经颅磁刺激的兴奋点定位问题提出了以圆环面聚焦线圈阵列实现电磁聚焦的方案。而后,使用经过改进的自适应遗传算法对注入阵列各单元线圈电流的大小和相位进行了优化,在目标区域内很好的实现了电磁聚焦。通过计算,显示了线圈阵列在优化后的电流组态下产生的磁场和电场在计算区域内的分布和二维等高线图,表明了该聚焦线圈阵列可在目标区域产生具有良好聚焦性能的电场和磁场分布,并具有可同时聚焦至多个目标的能力。     

经颅磁刺激定位方法的研究进展

经颅磁刺激技术的推广普及一直受限于其定位精度上的不足,作为一种依靠硬件设备来实现功能的技术手段,其定位精度与诸多因素有关。从硬件优化方法和定位基础理论两方面,阐述这一领域的研究进展。通过对圆线圈、8字形线圈、Slinky线圈、H-线圈以及双锥线圈这5类不同线圈的定位特点进行分析比较,以及对常规导航系统的定位效果进行简要说明,揭示定位基础理论对于硬件操作指导的重要性。基于目前定位技术的难点和定位研究的热点,指出未来的发展研究方向:即通过构建高空间分辨率的刺激导航系统,并结合医学成像技术,在消除个体差异性的结构尺度上寻求TMS磁刺激的微观作用机理,以此推导出定位问题的一般性解决办法。     

经颅磁刺激放电回路参数对线圈脉冲电流特性的影响

目的 本文分析了经颅磁刺激放电回路参数,包括放电回路中总电容（C）、放电电压（U）以及放电线圈的电感值（L）和电阻值（R）对线圈放电电流特性的影响,为经颅磁刺激放电回路参数的优化提供理论指导.方法 首先理论上对经颅磁刺激系统基本电路进行分析,得出放电电流与放电回路参数的关系式,然后通过仿真和实验相结合的方法,研究放电回路参数对线圈脉冲电流的影响.同时,利用傅里叶变换分析线圈脉冲放电电流的频域特性.结果 单独增大储能电容值,增大了线圈放电电流幅值,延长了脉冲电流上升沿时间和脉宽持续时间,减小了电流信号的主频.单独减小回路总电阻值,增大了脉冲电流的幅值,提高了电流信号的主频,但更容易使脉冲电流出现多次振荡.单独增大回路电感值,减小了脉冲电流幅值,延长了脉冲电流的上升沿时间和脉宽持续时间,电流信号主频先增大后减小.结论 在经颅磁刺激系统工程设计中,放电回路参数值要匹配,不同的回路参数取值直接影响线圈脉冲电流的特性.本研究对设计特定指标要求的经颅磁刺激系统具有理论参考价值.     

脑神经磁刺激技术的研究

生物组织磁刺激技术是一种无创伤生物刺激技术，在脑神经刺激以及深部神经刺激中较之传统电刺激具有明显优势，近１０几年来发展较迅速，本文概述了磁刺激技术的基本原理，介绍了脑部磁刺激常用的球形头模型和计算颅内感应电场分布的数学模型，分析了线圈设计中不同的结构，形状，大小，方向等对感应电场聚焦性的影响，比较了圆形（包括圆形的变形）线圈，八字形线圈，Ｓｌｉｎｋｙ线圈刺激脑部神经的基本特性，此外还简单描述了刺激     

经颅磁刺激治疗阿尔茨海默病研究进展

经颅磁刺激作为一种无创的神经刺激方法,因其具有相对安全、无创的特点而成为目前治疗阿尔茨海默病的研究热点。该文首先介绍了经颅磁刺激原理;然后分别介绍了经颅磁刺激对阿尔茨海默病整体认知功能及不同认知域的治疗效果;接着分别分析了不同参数对整体认知功能治疗效果的影响;最后总结了经颅磁刺激的治疗机制,并探讨了可能的治疗方案。     

用于经颅磁刺激铁芯线圈的仿真研究

目的 研究铁芯线圈感应电场的仿真方法,分析铁芯截面大小对线圈性能的影响.方法 针对铁芯线圈结构复杂及存在非线性介质的特点,采用有限元分析软件Ansoft对铁芯线圈模型进行瞬态磁场仿真,求解不同铁芯大小的线圈模型在空间域的感应电流分布,利用静态仿真求解电感值.结果 计算出不同线圈在深度5 mm沿坐标轴的电场分布曲线,并统计曲线中旁峰值与最大值之比.对比仿真结果发现随着铁芯截面增大,线圈的刺激强度与电感值增加,聚焦性能先增强后减弱.当铁芯截面约为空心区域面积1/16时,铁芯线圈聚焦性最好.结论 本研究对带铁芯磁刺激线圈的设计具有参考作用.     

磁刺激8字形线圈的结构对感应电场分布影响

磁刺激是利用变化磁场产生的感应电场作用于可兴奋人体组织的过程.8字形线圈由于结构简单,常用于磁刺激中.故根据磁刺激感应电场理论,对8字形线圈改进了两种空间结构,计算其刺激深度感应电场分布,并与改进前作比较,结果表明扇形空间结构聚焦性好,更利于磁刺激兴奋点定位.     

微机式磁刺激系统的设计仿真与建模研究

磁刺激技术作为医学康复一种非侵入式的诊疗技术,是当前该领域国际范围的一项重要的研究课题.目前,所用的磁刺激仪存在两大问题:①磁线圈聚焦性较差;②系统能耗较大.刺激阈值所需要的能耗大,由此仪器产热并造成刺激有效性降低.本文在近几年磁刺激技术研究的基础上,运用计算机对磁刺激系统的重要模块进行了仿真,其中包括主电路与微机控制电路的仿真,并对磁刺激线圈磁场进行建模研究,为日后的研究和实践提供了有益的理论依据.     

磁刺激中深度感应电场分布的计算

磁刺激是利用变化磁场产生的感应电场作用于可兴奋人体组织的过程.根据磁刺激感应电场理论,计算8字形和四叶形线圈刺激深度感应电场的分布.结果表明通过线圈的电流方向直接影响感应电场的聚焦性.8字形线圈电流方向相反时用于刺激大脑皮层神经效果较好,而四叶形线圈电流方向左右相反,上下相同时,刺激外周神经纤维效果较好.     

The effect of head and coil modeling for the calculation of induced electric field during transcranial magnetic stimulation

In the present work we studied some of the features related to transcranial magnetic stimulation (TMS) computational modeling. Particularly we investigated the impact of head model resolution on the estimated distribution of the induced electric field, as well as the role of the stimulating magnetic coil model in TMS. Using the impedance method we calculated the induced electric field inside a realistic numerical phantom of the human head from a commercially available eight-shaped coil, which was modeled in two ways. The results showed that finer resolution of the model has better performance at tissue interfaces eliminating numerical artifacts of local peaks. Furthermore, the geometrical details of a TMS coil must be taken into account since the predicted amount of volume of brain tissue involved can have great variation. Finally, the secondary magnetic field that is generated by the induced eddy currents in the tissues can be neglected.     

磁刺激人体可兴奋组织的模及其感应电场的三维分析

磁刺激是利用时变电流流入线圈,产生时变磁场,从而在组织内感应出电流使某些可兴奋性组织产生兴奋的一种无创的诊断和治疗技术。本文建立了磁刺激可兴奋性组织的一般模型。确定了一些无量纲参数,对感应电场的分布函数进行无量纲化,并给出强度三维分布的计算机仿真。文中分析和讨论了决定刺激聚焦和刺激深度的因素,确定了设计合理的磁刺激线圈和可以使刺激效果和磁刺激装置都得到优化的依据。     

经颅磁刺激在时间认知研究中的应用

经颅磁刺激(TMS)可以暂时性地改变特定大脑区域的神经活动以研究该脑区在时间认知中的作用。高频TMS通常增加皮质兴奋性,用高频TMS刺激右侧背外侧前额皮质可以影响秒范围的时距知觉,刺激小脑可以影响毫秒范围的时距知觉。经颅磁刺激可以作为探讨时间认知神经机制的有效工具,并可以作为脑损伤病人改善时间认知能力的有效治疗手段。     

经颅磁刺激对抑郁模型动物的作用研究进展

抑郁症是一种常见的精神疾病,有高患病率、高复发率和高致死率等特点,受到国际社会的广泛关注,迫切需要对其发病机制及有效治疗手段开展研究。经颅磁刺激(TMS)是一种新型的物理治疗技术,因其有非侵入、安全、有效的优势,在抑郁症治疗中已日益显现出潜在的应用前景。虽然临床研究已证实该项技术的治疗有效性,但对其刺激参数优化选择和作用机理的全面了解仍需前期进行大量的抑郁模型动物基础性实验研究。从刺激参数和作用机制两个方面回顾近些年TMS作用于抑郁模型动物实验研究的主要进展,归纳其尚存在的问题并展望今后可能的发展前景,以期促进TMS技术治疗抑郁症的深入研究。