经颅磁刺激线圈结构设计分析综述

为了优化磁刺激线圈设计,解决磁场聚焦性不足的问题,并为以后经颅磁刺激(TMS)线圈结构的进一步改进提供设计依据,将经颅磁刺激技术更好的应用到临床治疗和科学研究中,在深入查阅研究相关文献的基础上,介绍了现有的几种典型线圈结构,并对经颅磁刺激中使用的不同线圈以及其在空间中产生的电场和磁场的强度和分布进行了分析、对比,研究了不同线圈结构的聚焦性和应用场合。研究结果表明:现有的改进型线圈结构虽然都具有自身的优点,并且在聚焦性或刺激深度方面大大超越了传统线圈,但结构过于复杂,能耗过高,实用性不足,在需要精确刺激靶点区域的情况下仍然不能提供令人满意的空间分辨率,因此经颅磁刺激线圈结构的进一步优化设计仍然具有很大的提升空间。

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。

经颅磁刺激系统的研究进展

经颅磁刺激(TMS)是一种无创、无痛激活脑内神经元的技术,用于治疗大脑精神或神经类疾病。TMS系统主要由磁场发生器和刺激线圈组成,两者是影响刺激性能的关键因素。从磁场发生器、刺激线圈和实验系统3个方面概括了TMS的发展与进步,总结了多种类型磁场发生器的特点及主要线圈结构的性能优势,介绍了线圈设计与数值分析的方法,概括了优化线圈参数和目标的相关研究成果,归纳了实验系统的发展现状,并对磁场发生器和刺激线圈研究方向进行了展望。随着相关研究的不断扩展与深入,凭借其独特优势,TMS技术将在脑部疾病的治疗中逐渐发挥重要作用。

基于经颅磁刺激的线圈阵列设计方法研究

目的探讨经颅磁刺激中线圈阵列空间位置的排布方法,以实现大脑内任意位置的定点磁聚焦。方法首先,提出了一种线圈阵列设计方法,选择球形大脑内3个不同位置的靶点,经理论计算得到各个阵列结构中每个线圈的空间位置参数。其次,利用ANSYS有限元软件分析了不同的线圈阵列在大脑中的磁场分布。结果利用所提出的线圈阵列设计方法实现了任一靶点处的磁聚焦。同时,随着阵列中线圈尺寸的变化,靶点磁场的聚焦性和刺激强度存在一个平衡关系,需要综合考虑两者来选择合适的线圈尺寸。结论本文提出的线圈阵列设计方法为经颅磁刺激中定点磁聚焦提供了新的方案,而且可以广泛应用于空间中任意位置的定点磁聚焦。

八字线圈激励下五层球头模型感应电场能量的分布

研究经颅磁刺激(TMS)下人体头部组织内感应电场能量的分布状况,即组织内焦耳热能损耗情况。提出通过感应电能分配率及感应电能集中性两方面因素,研究蚊香型八字线圈激励下头部模型感应电场能量分布情况。利用ANSYS有限元方法建立蚊香型八字线圈,及包含了头皮、头骨、脑脊液、脑灰质和脑白质的五层球头模型,用瞬态分析方法研究感应电场能量分布。仿真结果表明,对线圈施以8 000 A交流电流时,感应电场能量的63.37%消耗于头皮层,其次是脑脊液层上的30.82%,而脑灰质层仅分配了2.6%,而该层能量集中度为15.72%。运用所建立的方法,可为建立逼近于真实条件的头部模型,提高脑神经磁刺激技术聚焦性能和定位性能,提供更加精确的仿真研究结果。

头盔式动态可变多通道经颅磁刺激线圈的设计

为了实现真正意义上的动态可变多通道经颅磁刺激(TMS),首次提出了头盔式网状线圈的设计理念。基于该理念设计的TMS线圈系统,可以在全头范围内实现多通道经颅磁刺激,而且在线圈定位、分辨率等方面得到极大改善,同时还可以实现刺激部位、面积、方式和强度的实时动态可变性。建立了人体头颅电磁模型来模拟TMS线圈产生的诱导电流分布,同时还对线圈产生的诱导磁场分布进行了实际测量,模拟与实测结果均与理论值相符,证明了该设计的有效性与可行性。

经颅磁刺激线圈定位方法研究

本文首先简要介绍了经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)的技术原理与应用,其次重点比较了几种常见的经颅磁刺激线圈定位方法,总结了TMS线圈定位面临的问题,然后提出了一种充分整合被试者大脑头皮外形、脑解剖结构、脑功能区域定位三方面定量信息的改进的经颅磁刺激线圈定位方法,最后展望了经颅磁刺激线圈定位方法的应用前景。

经颅磁刺激系统的设计及其实现

经颅磁刺激是一种非侵入性的诊断和治疗技术。阐述了经颅磁刺激系统的设计和制作,其各项技术参数均能达到TMS实验研究的要求。

经颅磁刺激仪的应用及关键技术

经颅磁刺激(TMS)作为一种安全、无创的生物刺激技术,已被证实可有效应用于脑功能研究和神经疾病的诊断与治疗,并以其显著的效果而备受关注。首先对TMS的原理和医学研究中的应用进行介绍,然后对经颅磁刺激仪的关键技术做详细的阐述,最后就目前经颅磁刺激仪存在的问题和发展前景进行探讨和展望。

基于混合优化算法的经颅磁刺激线圈阵列设计

为了研究对经颅磁刺激激励线圈聚焦性能的优化,利用混合优化算法与CST软件的外部通信接口,建立优化的激励线圈模型。依据多信道线圈阵列方法,利用磁场叠加原理,对影响磁场分布的线圈可调参数进行分析,结合混合优化算法对可调参数进行优化。结果对比显示,经优化的线圈阵列有良好的磁聚焦性,其刺激强度与聚焦程度都有了不同程度提高,可用于改善TMS系统聚焦性能,实验有助于进一步探索全面优化激励线圈的空间结构。

适用于小型动物实验的重复经颅磁刺激线圈冷却方法研究

针对SD大鼠实验中线圈缺少冷却系统的问题,本研究通过电磁场仿真的方法优化线圈形状参数,设计了一套线圈液体冷却装置,通过传热分析确定液体流速与线圈表面温度的关系。在实验中对组装好的线圈进行感应电场和温度测试。实验结果表明本研究所制作的线圈感应电场参数与仿真参数相匹配,能很好的作用在实验动物上;冷却系统具有良好的冷却效率,在常温液压油冷却下,线圈表面温度能稳定在45℃以下,且其电阻并未出现较大变化,表明本研究研制的带有冷却装置经颅磁刺激线圈系统,可以满足较长时间重复刺激的要求。实验结果为重复经颅磁刺激动物实验及其未来应用提供重要的科学依据。

基于Ansoft Maxwell经颅磁刺激线圈参数化设计

线圈优化设计是经颅磁刺激应用的关键技术。为了设计不同规格的线圈,本文基于有限元分析软件Ansoft Maxwell开发了经颅磁刺激线圈的优化设计与仿真系统。利用本文所开发的软件可以计算不同参数的线圈的电感值,以及在刺激强度达到运动阈值时该线圈所消耗的能量、所需要的激励源电压以及激励源电路的电容值大小等。本文所提出的参数化设计可以提高设计人员的开发效率且能够保证线圈质量,并且可以为线圈的设计与优化以及激励源的电路设计提供理论支持。

多功能8字线圈的优化设计与实验

为了改善线圈磁聚焦性能,扩大线圈功能应用,改进8字线圈,通过混合优化算法优化线圈主要可变参数,得出不同尺寸的8字线圈。建立线圈仿真模型,优化仿真分析8字线圈的聚焦性与功能效果。制作与仿真模型一致的实验模型,使用长为1 m、宽为1 m、厚度为5 mm的均匀钢板与一根实心导管来测试验证仿真结果。通过对比函数证明了理论仿真的有效性。改进后不同尺寸的8字形线圈模型可以实现多功能运用,在一定的聚焦性下,该线圈可以灵活运用到亥姆赫兹线圈、经颅磁刺激线圈阵列的模型以及功能磁刺激线圈阵列中。