基于头模型的经颅微电流刺激疗法的仿真研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于头模型的经颅微电流刺激疗法的仿真研究论文作者：刘津津学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：生物医学工程指导教师：董国亚职称：副教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBiomedicalEngineeringResearchesOnCranialElectrotherapyStimulationWithHeadModelingbyLiuJinjinSupervisor:AssociateP

2、rof.DongGuoyaNovember2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；

3、学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要经颅微电流刺激疗法（CranialElectrotherapyStimulation，CES）是一种无创的物理治疗疗法，其通过无创的方法将电流施加于头部，电流穿透头皮、颅骨、脑脊液进而影响大脑内部神经物质的分泌以及释放，目前广泛应用于失眠、焦虑、抑郁、神经性疼痛等神经或精神性疾病的治疗。但是，对

4、于经颅微电流刺激疗法的研究，不同刺激参数的安全性、可靠性成为我们必须关注的问题，因此本课题结合医学影响图像重建头模型，分析不同参数的影响，为CES的临床应用提供一定的理论依据。本文首先利用CT影像数据构建了三维真实头部的电磁场计算数值模型。将CT影像数据利用医学图像重建软件MIMICS（试用版）重建出人体头部三维模型，然后利用GeomagicStudio（试用版）逆向工程软件对构建的三维人体头模型进行平滑、裁剪、去除特征等相应处理，得到光滑的三维人体头模型；最后，将三维头模型文件导入COMSOL（试用版）有限元计算软件进行剖分网格和物理参数的设

5、定，完成经颅微电流刺激数值模型的构建。利用该真实头部的数值模型进行电场仿真研究。首先对比了耳垂、前额叶、颞颥、颞叶、顶叶五个刺激位置，不同形状电极刺激下的刺激效果；在前额叶、颞叶、顶叶位置，根据脑电10-20系统电极的放置方法将电极进行了定位；之后在同一位置，比较了电极间距、电极数量、电极大小对大脑内部的影响。结果显示：传统耳垂放置位置改变其作用刺激位置也达到了较好的刺激效果，增加刺激电极的个数可有效减少电流对皮肤的损伤，但是其聚焦性减弱，因此在实际应用中，应根据实际需要改变刺激电极的个数。另外，刺激电极的大小对刺激效果的影响也较大，电极小穿透

6、性好，但对皮肤损伤大，因此在实际应用中应适当选取刺激电极的类型。关键字：经颅微电流刺激疗法三维实体头模型有限元法刺激电极电场分析IABSTRACTCranialelectrotherapystimulationisanoninvasivephysicaltherapywhichcurrentisappliedtothehead,thecurrentthroughthescalp、skull、cerebrospinalfluidandthenaffectthenervessubstancereleasinginsidethebrain.NowCE

7、Siswidelyusedinthetreatmentofinsomnia,anxiety,depression,neuropathicpainandotherneurologicalorpsychiatricdiseases.However,thesafetyofdifferentstimulationparametersandthereliabilityinthestudyofCESbecomesaproblemthatmustberesearched.Thisthesisaimstoprovideatheoreticalbasisforc

8、linicalapplicationatCES,bycombiningwithmedicalimagereconstructionofheadmode