深部经颅磁刺激脑内感应电场分布的仿真研究与线圈设计

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1、＾京碱如皆ｆ像中因资３钟《化硕±研究生学位论文ｗｍｍ北京称和医学院研究生院１学校代码；００２３２０巧化５学号；巧化硕ｄｔｒ学位论文深部经质磁刺激脑内感应电场分布的仿真硏究与线圈设计ＴｈｅＳｉｍｕｌａｔｉｏ打ＳｔｕｄｙｏｆＩｎｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＦｉｅｌｄｉｎＢｒａｉ打ａｎｄＣｏｉｌＤｅｓｉｎｉｎｄ＿ＴＭＳｇ所院：生物医学工程研巧所姓名；程欢欢指导教师；殷涛研究员导师小组；刘志朋研究员学科专业；生物医学工程

2、研究方向；医学物理与医学测量完成日期．０；２０１５５独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。论文中除了特别加标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或。撰写过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名义＾义＾签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京协和医学院有关保存、使用学位论文的

3、管理办法。有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被杳阅和借阅。本人授权北京协和医学院可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：义＾义＾导师签名：若签字日期；年月日签字日期：年月曰学位论文作者毕业后去向：工作单位：；电话：通讯地址：邮编摘要Ｔｒａｎ一经烦磁刺激（ｓｃｒａｎｉａｌＭａ■即ｅｔｉｃＳｔｉｍｕｌａｔ

4、ｉｏｎ，ＴＭＳ）是种无创的神经刺激技术，己应用于多种精神类疾病和神经系统疾病的诊断与治疗。研究表明，抑郁症、自闭症、精神分裂等精神障碍或疾病的发病机制与深部脑组织功能异常有关，但是目前的磁刺激技术和线圈仅适合对浅层皮质的刺激，难Ｗ对深部组织形成有效的刺激，同。本文研究的深部经颇磁刺激技术旨在增加刺激深度时尽量避化对浅居皮质产生影响。一Ｒ【本文首先提出了种基于Ｍ数据建立真巧头部模型的方法，在此基础上建１１Ｈ立了平行头部外轮廓的型线圈模型，。通过型线圈的仿真研究分析头皮、大Ｈ脑深

5、部边缘系统的电场分布，结果显示型线圈产生的电场在头皮不聚焦，但在边缘系统的前部，即前扣带回区域聚焦。为评估Ｈ型线圈的刺激深度，定文头皮－Ｈ型线边缘系统感应电场峰值之比作为评估参数，提。通过优化圈导线的间隔高其深部特性，。优化结果显示前额叶前面导线数量为４间隔为前面导线分布范围的三分之一时７一；前额叶侧面导线数量为，间隔为侧面导线分布范围六分之５－时；前额叶上面导线间隔为６ｍｍ时，取得较好深部特性。在此基础上，本文还对８字线圈、Ｈ型线圈、双锥线圈、化１〇线圈，Ｗ及Ｈ－化－Ｈａｌｏ组合

6、线１ＨＨａ圈的深度特性进行了比较，其中〇线圈和ｌｏ组合线圈还比较了电流方向对引起的电场分布和刺激深度特性的影响。结果发现化１〇线圈（电－）ＨＨ（）１〇流同向、型线圈、Ｈａｌｏ组合线圈电流同向的深部特性较好。化线圈Ｈ－化和１〇组合线圈电流同向时，同时增强头皮电场和边缘系统电场强度，但边化－化缘系统电场强度增加较多１〇Ｈ１〇，；线圈和线圈电流反向时同时减弱头皮－电场和边缘系统电场强度，边缘系统电场强度减弱较多，但是Ｈａｌｏ线圈和ＨＨａｌｏ组合线圈的反向电流可Ｗ明显减弱眼眶附近的电场强度，减

7、弱了电场对眼部和面部组织影响。最后，，本文分别采用电感系数法和能量法计算了线圈的电感。对于规则线圈直接通过解析函数进行线圈电感的计算；对于非规则线圈，由能量法汁算出线圈一产生的磁场能量，，再得到线圈电感。本文制作了款与磁刺激仪匹配的刺激线圈检测结果表明利用此方法设计的线圈电感的理论值和测量值基本一致。一综上所述，本文提出了种深部磁刺激中真实头模型的建模方法，提出了Ｈ型线圈优化方案，，为深部磁刺激仿真研究及线圈设计提供了有益思路。与此同时本文还提出了一，种针对复杂结构的线圈的电

8、感计算方法并进行了巧应的仿真和制作，为磁刺激线圈产品化提供了理论支撑。关键词：深部经硕磁刺激；真实头模型；Ｈ型线圈；线圈电感１ＡＪｂｓ化ａｃｔ－ｉｉｍｕｔｌｔｉＴｒａｎｓｃｒａｎｉａｌｍａｇｎｅｔｃｓｔｌａｔｉｏｎＩＭＳｉｓａｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ打ｅｒｖｅｓｉｍｕａｏｎ（）１；ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｖａｒｉ