H1型经颅磁刺激线圈结构设计对刺激效果的影响

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)是一种无创、无痛、低成本实现大脑刺激的工具,在治疗许多精神疾病方面有效。H1型线圈是一种TMS线圈。为实现深部脑组织刺激,基于现有的H1型线圈,本研究提出一种由四匝线圈组成的一种简化的H形线圈,使用有限元分析计算球形头部模型内电场分布,并利用大脑内深度20 mm处最大的电场强度E_(max)(20)与大脑表面最大电场强度E_(max)(0)的比值P(20)和E_(max)(0)研究H形线圈结构设计对刺激深度的影响。分析结果表明,H形线圈的刺激效果由线圈中两组线圈的结构、位置共同决定,通过调整线圈结构,最优的H1线圈对应的P(20)和E max(0)分别为75.54%和32.97 V/m。通过合理的结构设计,可实现在大脑表面最大电场强度较小的同时,刺激颅内深部组织。

高磁导率高电导率介质影响H1型线圈颅内感应电场分布的仿真研究

目的:探究在高磁导率、高电导率介质影响下,H1型线圈在真实头部电导率分布模型中产生的感应电场分布发生的变化。方法:建立包含头皮组织和边缘系统的真实头部电导率分析模型、H1型线圈模型,并分别在H1型线圈前额回路部分和底座部分建立高导磁块和高导电块模型。运用有限元方法进行H1型线圈颅内感应电场分布仿真分析。结果:增加高导磁块模型后,头皮和边缘系统处的感应电场强度峰值分别增加了30.28%和22.73%,头皮处的聚焦体积减小了40.39%,表现出更好的刺激强度和聚焦性。增加高导电块模型后,头皮和边缘系统的感应电场强度峰值均降低,但在头皮处聚焦体积缩小了71.73%,聚焦性明显增加。增加高导磁块、高导电块后,评价参数q(边缘系统电场强度峰值和聚焦体积的乘积与头皮电场强度峰值和聚焦体积的乘积之比)均得到提升,H1型线圈表现出更好的深度特性。结论:增加高导磁块、高导电块可在一定程度上调控H1型线圈的聚焦特性和深度特性,为H1型线圈固定条件下的颅内电场调控提供帮助。