脑磁刺激空间感应电场分布的数学模型与计算机仿真

本研究建立了脑神经磁刺激研究中较常用的八字线圈感应电场分布的半无界空间数学模型 ,应用数值积分和图形旋转与消隐技术建立了计算机仿真方法 ,据此分析了八字线圈感应电场空间分布的特性 ,为设计具有更好空间定位性和矢量选择性的脑神经磁刺激线圈提供了有效的仿真手段和研究方法。     

功能磁刺激技术的研究

功能磁刺激是一种全新的生物组织刺激技术，以其可以兴奋神经肌肉的特点，及可进行深部刺激、无痛、非介入，易于操作等优点，具有广阔的应用前景。本文详细介绍了功能磁刺激技术的原理及磁刺激系统，介绍了目前磁刺激技术中线圈设计和实验研究成果，以及和我们在磁刺激镇痛方面的工作。     

面向鸽子机器人的磁刺激线圈仿真设计及实验研究

为了探究将磁刺激技术应用于动物机器人运动控制的可行性,本文面向鸽子机器人,仿真分析线圈半径、匝数等因素对磁刺激强度、深度及聚焦性的影响,提出线圈设计方案。将线圈置于鸽子头部及腿部,磁刺激同时记录腿部肌电。结果发现,磁刺激时肌电明显增强。降低磁刺激系统输出频率,输出电流增大,肌电随之增强。与脑部磁刺激相比,刺激坐骨神经引起的肌电增强反应更为显著。这表明,磁刺激系统通过驱动该线圈可以有效地实现对脑及外周神经功能的调控。本研究为后续实用性线圈优化改进提供了理论及实验指导,为动物机器人磁刺激运动控制实施奠定了初步的理论和实验基础。     

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。     

经颅磁刺激的多尺度建模仿真研究

经颅磁刺激是一种无创无痛的电磁刺激手段,被广泛应用于神经调控,在临床上对多种精神疾病和神经类疾病有明显的治疗效果。本文从电磁场建模仿真,细胞跨膜电位建模仿真,以及神经元响应建模仿真3个方面对经颅磁刺激多尺度建模仿真研究进行了详细的综述,并提出现阶段存在的问题以及对未来的展望。经颅磁刺激的多尺度建模仿真对磁刺激仪的设计开发具有指导意义,对磁刺激的导航系统提供重要的理论基础,有助于我们更好的理解电磁刺激的神经调控机制。     

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。     

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。     

经颅磁刺激与磁共振成像联合使用时力与温度场仿真研究EI北大核心CSCD

当前经颅磁刺激(TMS)已广泛应用于治疗抑郁症、帕金森病等神经系统疾病。为了能实时监测TMS期间大脑的内部活动从而达到更好的治疗效果,研究人员提出了与磁共振成像(MRI)神经成像方法结合使用,两种技术皆以特斯拉级别为单位的磁场达到工作效果,然而强电流、大磁场与小尺寸的结合势必会带来机械和热的不稳定性。本文根据实际情况搭建了MRI静磁场、线圈和人体头部模型,通过有限元仿真软件COMSOL中磁场与传热模块的耦合,得到了TMS-MRI联合使用时磁刺激线圈和头部力与温度的仿真结果。结果表明:在3 T的MRI环境中,线圈上最大力密度可达2.51×10^(9) N/m^(3),外部磁场方向和线圈中电流方向都会影响力分布,且越靠近外部磁场边界受力越大。TMS治疗过程中线圈产生的磁场使大脑组织温度升高约0.16℃,MRI静磁场的存在不会对其造成额外的热效应。本文结果可为制定TMS-MRI技术的使用准则与安全指南提供参考。     

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.     

经颅磁刺激线圈的磁聚焦优化设计

经颅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脑组织的过程,磁聚焦性能是经颅磁刺激线圈设计的一项重要指标。根据磁刺激线圈感应电场理论,我们设计了半圆螺线管用于经颅磁刺激,计算了其载流线圈随刺激深度的感应电场分布,并与传统的经颅磁刺激8字形线圈作比较。结果表明,半圆螺旋管线圈既继承了8字形线圈感应电场的主瓣聚焦性强的优良特性,又摒弃了其相对较大的旁瓣对浅表非靶组织的兴奋刺激的不良影响,完全达到了磁聚焦优化设计的目的,也更利于磁刺激兴奋点的定位。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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.     

肌电反馈磁场治疗仪的研制

目的：研制可用于神经损伤治疗的肌电反馈磁场治疗仪器。方法：采用自动控制理论和电磁场理论将肌电传感器采集磁场作用后的人体肌电信号作为反馈信号，利用单片机进行磁场强度以及波形的自动调整。结果：对所研制的肌电反馈式磁场治疗仪进行测试，可产生磁感应强度0～50mT、频率1—100Hz的正弦、方波和三角波；已经用于刺激动物神经的实验研究，得到了许多有意义的研究结果。结论：肌电反馈磁场治疗仪的研制将提供患者个体差异的自适应治疗，确保了最佳的临床治疗效果。     

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。     

重复经颅磁刺激联合西酞普兰治疗难治性强迫症随机对照研究

目的观察重复经颅磁刺激(rTMS)合并西酞普兰对难治性强迫症患者的疗效和不良反应。方法被试入组后随机分配到联合治疗组(rTMS+西酞普兰联合治疗)和药物治疗组(西酞普兰单独治疗)。西酞普兰治疗范围为20～60mg/d,起始剂量20mg/d,在2周内渐增至40～60mg/d。联合治疗组治疗时使用rTMS真刺激,刺激部位为右侧背外侧额叶,刺激频率为10HZ,刺激强度为100%运动阈值。药物治疗组治疗时使用rTMS伪刺激。观察疗效6周。采用Y-BOCS、汉密尔顿焦虑量表(HAMA)评定疗效,盲法评定。采用副反应量表(TESS)评价不良反应。结果联合治疗组基本痊愈5(14.71%)例,显著进步13(41.18%)例,好转7(23.53%)例,无效7(20.59%)例。药物治疗组基本痊愈2(6.45%)例,显著进步6(19.35%)例,好转11(35.48%)例,无效12(38.71%)例。两组疗效比较以联合治疗组较好(χ2=6.036,P=0.049)。两组治疗前Y-BOCS、汉密尔顿焦虑量表(HAMA)评分组间比较差异均无统计学意义(P均0.05);两组治疗后各量表评分均显著下降(P均0.01),以合用组下降更明显(P0.05)。两组TESS评分比较在治疗2、4、6及8周末,差异均无统计学意义(P均0.05)。结论右侧额叶背外侧rTMS刺激结合西酞普兰治疗难治性强迫症疗效优于单纯西酞普兰治疗。