各向异性真实头模型下深部脑刺激电场分布

通过植入神经刺激系统进行深部脑刺激是治疗运动紊乱性疾病的有效手段,如帕金森疾病。本文采用各向异性四层真实头模型,包括:头皮、颅骨、脑脊液和大脑,应用有限元法对脑深部电刺激产生的电场分布进行了计算分析,并与各向同性头模型的结果进行了对比研究,分析了脑深部电刺激电场分布的影响因素。

经颅磁刺激中大鼠真实头模型感应电场分布的研究

经颅磁刺激是一种利用时变磁场产生的感应电流刺激大脑的技术,现在已经广泛地应用于精神疾病的治疗及脑功能的研究。本文建立了经颅磁刺激中大鼠真实头模型,并利用有限元方法计算了模型中感应电场的空间分布情况。该模型可用于动物实验方案的设计和实验结果的解释。

基于真实头模型的H型线圈颅内感应电场分布的仿真研究

研究了H线圈作用下人体颅内感应电场分布情况,并且评估H型线圈的深部特性;建立包含边缘系统的真实头部电导率模型,沿头部模型轮廓建立H型线圈模型,分析其在头皮表面和边缘系统产生的感应电场的分布规律;与8字线圈颅内电场分布进行了比较,采用头皮电场峰值和边缘系统电场峰值之比来评估H型线圈和8字线圈脑深部电场分布特性;结果显示,H型线圈产生的感应电场在头皮不聚焦,但能集中刺激到边缘系统的前扣带回;与8字线圈相比,H型线圈能够减弱头皮电场强度,增强边缘系统电场强度,具有良好的深部特性;本文基于真实头模型的H型线圈研究,初步揭示了H型线圈感应电场的颅内分布特性,有助于脑深部磁刺激线圈的设计优化。

基于真实头模型的经颅磁声电刺激感应电流密度仿真分析

感应电流密度的聚焦性是实现精准神经调控的关键,其中头颅结构对于经颅磁声电刺激的感应电流密度分布具有重要影响。文中利用人体头部的CT图像,使用三维重构技术构建了真实头模型;对真实头模型进行经颅磁声电刺激的有限元仿真分析,获得了真实头模型内部的感应电流密度分布,并对仿真结果进行了评估。为了进一步探寻刺激效果和超声频率之间的关系,文中分别使用300 kHz、400 kHz、500 kHz的超声波对真实头模型施加经颅磁声电刺激。仿真结果显示,超声信号频率的增加会导致刺激强度、刺激长度以及聚焦面积的增加。该结果表明经颅磁声电刺激具有良好的深度刺激特性和聚焦特性,有望对深处脑区神经元进行无创调控。

基于真实头模型与多偶极子算法的癫痫致痫灶脑电溯源方法研究

精准定位致痫灶是手术切除致痫灶的前提,而传统基于三维球模型或标准头模型模板的溯源结果与真实致痫灶误差较大。本研究拟在构建真实头模型的基础上,利用癫痫患者睡眠期脑电中的痫性发作棘波,通过多偶极子与真实头模型计算出大脑皮层电流密度分布,对致痫灶进行溯源定位。实验结果表明,基于该算法的溯源结果定位准确率为89.27%,可使植入电极的数量减少(19.34±7.15)%。该方法不仅能够提高致痫灶定位准确性,还能够减少术中额外伤害,为神经外科医生制定手术方案提供了更加直观有效的参考。

真实头模型中的多电流偶极子脑磁源定位

给出了真实头模型下多电流偶极子定位的通用公式 ,并对多种源的情况进行了计算机模拟 ,逆问题的求解采用全局优化与局域优化相结合的优化方法 ,在较强的噪声背景下得到了较好的定位结果 .其中 ,在偶极子源较少时 ,采用了球对称导体模型与真实头模型相结合的混合模型 。

基于MRI数据的真实头有限元模型构造方法

构造人体头部的有限元模型是开展基于有限元素法研究脑电现象的先决条件。利用图像分割和网格剖分技术提出了一种完全基于原始MRI数据的真实头有限元模型构造方法。通过该方法构造了一个包含5种组织的真实头有限元模型,将该模型应用到基于有限元素法的脑电计算中,结果显示利用该方法构造出的模型真实可信。

利用脑磁图-多重信号分类算法求解真实头模型中磁源定位问题

脑磁图 多重信号分类 (MEG MUSIC)算法与常见的利用时域空域数据定位多偶极子源的全局优化方法相比 ,具有求解速度快、独立确定各偶极子源的位置、求解难度与偶极子数量无关等优点 ,在偶极子数量较多的情况下 ,MEG MUSIC算法的优势显得更为突出 .利用MEG

微分进化算法在头部电阻抗成像中的应用

电阻抗成像(EIT)技术是一种功能成像技术,它向未知目标注入(安全)电流,通过测得目标边界的电位来估计它内部的阻抗分布情况。电阻抗成像是一个严重病态的非线性逆问题。本研究应用微分进化算法进行电阻抗成像,并将其用于二维真实头模型的阻抗重建中。仿真结果显示,作为一种简单、鲁棒的算法,微分进化算法在EIT成像中具有优越的性能。

经颅磁刺激电磁场分析系统设计

为了对经颅磁刺激下大脑内部磁场分布和变化规律进行准确分析,并对刺激线圈进行个性化设计,设计了经颅磁刺激电磁场分析系统.利用有限元方法,建立真实头模型,对线圈产生的脉冲磁场整个过程做全面的电路磁场混合分析,仿真不同线圈参数在脑内产生的效果.同时,根据临床磁刺激需要,结合数据库技术对磁刺激线圈参数进行自动优化选择.实验表明,该系统分析准确,为实际刺激线圈的制作和临床刺激强度的选择提供了依据.

基于EIT技术颅内电阻抗特性分析

电阻抗断层成像技术(EIT)是一种基于生物组织电学特性的成像技术。本研究基于EIT技术对二维四层同心圆头模型和基于MRI图片构造的脑电二维真实头模型的电阻抗特性进行了分析,给出了头部组织电导率参数变化对求解区域场内及头皮表面电位分布的影响,得出了有实际意义的结论,为实现颅内EIT逆问题求解和阻抗成像及脑内电特性的深入研究奠定了基础。

磁刺激用线圈设计

目的准确分析线圈参数变化对经颅磁刺激下大脑内电磁场的影响。方法利用真实头模型和有限元方法,对经颅磁刺激下电磁场环境建模,结合实际电路进行电路电磁场耦合分析。结果以此为理论基础设计出自动后台仿真系统,实现对线圈电磁场的自动分析,设计出参数获取系统自动获取满足临床刺激需要,并可用于实际制作的线圈参数。结论线圈设计系统能为临床磁刺激仪使用者分析大脑内电磁场和设计线圈提供指导意见。

连续经颅磁刺激睡眠仪系统的设计

目的为了寻求合适的经颅磁刺激模式治疗失眠等神经系统类的疾病,设计出一种新型的连续经颅磁刺激系统。方法采用PC和单片机交互控制,改进后级TDA7294功放电路,实现0.001Hz～20.000kHz的连续大功率输出驱动线圈产生交变磁场。结果实现了将真实睡眠脑电信号、音乐信号及几种典型波形的刺激信号转换成空间交变磁场直接耦合进大脑的睡眠中枢,同时对圆形线圈在真实头模型下的磁场和感应电流分布进行了有限元仿真。结论系统达到了预定指标,为进一步临床研究提供了可靠的实验平台。

新型128导大脑磁刺激仪的研制

为实现对经颅磁刺激强度、深度、聚焦性、频率、刺激范围和时间等参数的精确控制,研制了一种新型128导大脑磁刺激仪。利用有限元方法建立了4层真实头模型,对不同尺寸线圈以及小线圈组的不同组合方式下,在脑内产生的电磁场进行仿真分析,结果表明:相对于单线圈刺激,小线圈组能有效地控制磁刺激强度、深度和范围,并能实现多点同时刺激,具有更优越的性能。基于上述结论,结合经颅磁刺激的特殊要求,介绍了128导大脑磁刺激仪的整体结构和软硬件设计方案;该仪器配置灵活,可针对不同应用设置各种磁刺激治疗方案,在科学研究和临床医学方面有广阔的应用前景。