针对脊髓的磁刺激镇痛系统的设计、仿真和实验研究
本文选题:磁刺激 + 镇痛 ; 参考:《山东大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着社会的发展,我国有逐渐步入老龄化社会的趋势。由各种老年性疾病所引发的疼痛逐渐成为我国社会所面临的普遍问题。现有的镇痛方法包括药物治疗和侵入性手术治疗,都会对患者,特别是老年患者存在或多或少的副作用。本课题在目前相对比较成熟的经颅磁刺激技术的基础上,提出了一种新的镇痛方法:针对脊髓的磁刺激镇痛技术,通过在脊髓部位施加脉冲磁场,抑制乃至阻断疼痛信号的传递。该技术具有无创,非侵入性的特点,对研究治疗老年疼痛性疾病有着十分重要的理论价值和实际意义。本文基于Pspice软件平台,搭建磁刺激系统,仿真磁刺激电路的工作状态和各项性能参数。仿真结果确定磁刺激电路的储能电容值为250μF,耗能电阻值为0.1Ω,线圈电感值为20μH,磁刺激电路的最佳工作状态为欠阻尼状态。根据仿真结果,初步建立110V小电压实验电路,探究磁刺激电路的工作性能。实验测试和分析小电压磁刺激实验系统8字形线圈感应出的磁场在空间的分布形态,实验结果显示:磁场沿x轴分布在原点处呈现一个主峰,在原点两侧大约2.5R处对称出现两个副峰。副峰值约为主峰值的60%;沿y轴和z轴,磁场仅在原点处存在一个峰值,磁场强度从原点向两侧对称衰减。设计电场强度测量装置,测量线圈在磁场主峰和副峰位置处感应出的电场强度,结果显示副峰处电场强度为主峰处的50%。实验进一步测量了皮肤和骨骼对磁场的衰减作用,实验组和对照组的统计学比较结果显示:t检验p值均大于0.05,未发现显著的统计学差异,这说明皮肤和骨骼时并不会对磁场产生明显的衰减。在110V实验电路的基础上,通过仿真电路参数和关键元器件选型,建立800V磁刺激工作系统。测试和分析大电压磁刺激系统8字形线圈产生的磁场强度分布和在人工组织液中产生的电场强度。测量实验结果显示:磁场沿x轴、y轴和z轴的分布形态不变,但加大电压后线圈感应出的磁场强度和电场强度大大增强,在本文中当电压升高8倍左右时,磁场强度值升高了约5倍。沿z轴方向,即磁刺激的有效刺激方向,磁场强度的增加使得线圈的有效刺激深度加大。
[Abstract]:With the development of the society, our country has the tendency to step into the aging society. Pain caused by various senile diseases has gradually become a common problem in our society. Existing analgesic methods, including drug therapy and invasive surgery, have more or less side effects on patients, especially elderly patients. Based on the relatively mature transcranial magnetic stimulation (TMS) technique, a new analgesic method is proposed in this paper. The magnetic stimulation technique is applied to the spinal cord by applying pulsed magnetic field to the spinal cord. Inhibit or even block the transmission of pain signals. This technique has the characteristics of noninvasive and noninvasive, which is of great theoretical and practical significance for the study of the treatment of senile pain diseases. Based on Pspice software platform, a magnetic stimulation system is built to simulate the working state and performance parameters of magnetic stimulation circuit. The simulation results show that the energy storage capacitance of magnetic stimulation circuit is 250 渭 F, the energy dissipation resistance is 0.1 惟, the coil inductance is 20 渭 H, and the optimal working state of magnetic stimulation circuit is underdamping state. Based on the simulation results, a 110 V low voltage experimental circuit is established to explore the performance of magnetic stimulation circuit. The distribution of magnetic field induced by the 8 zigzag coil in the small voltage magnetic stimulation system is measured and analyzed experimentally. The experimental results show that the magnetic field exhibits a main peak at the origin along the x-axis. There are two secondary peaks symmetrically at about 2.5R on both sides of the origin. The secondary peak value is about 60% of the main peak value, and along the y axis and z axis, there is only one peak at the origin, and the magnetic field intensity attenuates symmetrically from the origin to the two sides. An electric field intensity measuring device is designed to measure the electric field intensity induced by the coil at the position of the main peak and the secondary peak of the magnetic field. The results show that the electric field intensity at the secondary peak is 50% of the main peak. The effect of skin and bone on the attenuation of magnetic field was further measured. The results of statistical comparison between the experimental group and the control group showed that the value of p of the test was greater than 0.05, and no significant statistical difference was found. This suggests that skin and bones do not cause significant attenuation of the magnetic field. On the basis of 110V experimental circuit, the 800V magnetic stimulation working system is established through the selection of simulation circuit parameters and key components. The distribution of magnetic field intensity and the electric field intensity in artificial tissue fluid produced by the zigzag coil of high voltage magnetic stimulation system were measured and analyzed. The experimental results show that the distribution of magnetic field along the x axis and z axis is constant, but the magnetic field intensity and electric field intensity induced by the coil are greatly enhanced with the increase of voltage. In this paper, when the voltage is increased about 8 times, The magnetic field intensity is increased about 5 times. Along the z axis, that is, the effective stimulus direction of the magnetic stimulation, the increase of the magnetic field intensity makes the effective stimulation depth of the coil increase.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:R402;O441
【相似文献】
相关期刊论文 前9条
1 乔清理,王秀宏,朱贻盛;磁刺激作用下哺乳动物有髓神经强度-时间关系的研究[J];高技术通讯;2002年12期
2 乔清理,王明时,田心;神经形状对磁刺激兴奋点定位的影响[J];中国生物医学工程学报;2000年04期
3 Durand D ,张葵;神经磁刺激中表面边界的影响[J];国外医学.生物医学工程分册;1993年01期
4 冯远明,夏群,王明时,梁晓会,高巍,彭燕春,金鸿宾;磁刺激促进骨折愈合及对血液生化参数的影响(英文)[J];Transactions of Tianjin University;1998年01期
5 尹宁;徐桂芝;周茜;;磁刺激穴位复杂脑功能网络构建与分析[J];物理学报;2013年11期
6 余科炜,李家顺,胡玉华,杨海涛,徐龙江,田毅华,赵卫;磁刺激运动诱发电位诊断颈髓髓内和髓外病变[J];武警医学;2000年07期
7 庞少存;磁刺激运动诱发电位有关参数及其生理评价研究现况[J];医学综述;2002年05期
8 梁国壮;韩晴;秦秋梅;孙素芳;贺银方;;磁刺激治疗仪的设计与仿真[J];河北工业科技;2010年06期
9 ;[J];;年期
相关会议论文 前10条
1 张顺起;殷涛;刘志朋;;用于脑神经磁刺激的实验仿体模型设计[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
2 毛榕榕;田孟;郑云峰;杨上川;徐林;;新型磁刺激通过调整神经可塑性改善大鼠的抑郁样行为[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年
3 谢雪;徐桂芝;杨硕;于洪丽;周茜;;不同刺激参数下磁刺激穴位的效应分析[A];天津市生物医学工程学会第三十一届学术年会论文集[C];2011年
4 殷涛;刘志朋;李新;李颖;;脑磁刺激空间感应电场分布的数学模型与计算机仿真[A];天津市生物医学工程学会2004年年会论文集[C];2005年
5 蒲莉娜;刘志朋;殷涛;安好;李松;;5层球头模型磁刺激时脑内电场分布的仿真研究[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
6 李国梁;靳静娜;刘志朋;殷涛;;八字形磁刺激线圈感应磁场分布及重复性测试[A];天津市生物医学工程学会第三十三届学术年会论文集[C];2013年
7 朱广友;沈彦;;上肢运动神经诱发电位研究[A];全国第六次法医学术交流会论文摘要集[C];2000年
8 李文文;徐桂芝;陈小刚;杨硕;于洪丽;;基于磁刺激内关穴的脑电α波时频分析[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会青年优秀论文[C];2010年
9 赵澎;程焱;王虔;陶华英;崔林阳;武士京;;重复性磁刺激对PC12细胞某些基因表达的影响[A];第九次全国神经病学学术大会论文汇编[C];2006年
10 李松;安好;蒲莉娜;殷涛;刘志朋;;高频经颅磁刺激仪的关键电路(综述)[A];天津市生物医学工程学会2008年年会暨首届生物医学工程与临床论坛论文集[C];2008年
相关重要报纸文章 前7条
1 王振岭;磁刺激治疗帕金森叠加综合征[N];中国医药报;2003年
2 奇 云;磁刺激为大脑“充电”打造“无眠”[N];大众科技报;2004年
3 王振岭;磁刺激治疗帕金森叠加综合症[N];卫生与生活报;2003年
4 王振岭;孙秀巧;印素萍;磁刺激骶神经根疗效确切[N];中国医药报;2004年
5 记者 许晓青 姬少亭;磁刺激海马区或可治抑郁症[N];新华每日电讯;2014年
6 谈奇石;人可以不睡觉吗[N];中国石油报;2003年
7 编译 静涵;特制头盔让大脑恢复活力[N];北京科技报;2004年
相关博士学位论文 前6条
1 杨硕;磁刺激头部的感应电场分析及其对神经功能影响的研究[D];河北工业大学;2007年
2 于洪丽;磁刺激穴位脑电特征信号提取及分析[D];河北工业大学;2011年
3 张晓君;中国北方格林—巴利综合征的磁刺激运动诱发电位动态研究[D];中国协和医科大学;1995年
4 林宏;经颅重复性低频磁刺激治疗神经精神疾病的神经生物学机制研究[D];第四军医大学;2001年
5 马隽;磁刺激对小鼠原代海马神经元突触形态、突触蛋白及BDNF-TrkB信号通路表达的影响[D];河北医科大学;2012年
6 金安;磁刺激仪的设计及三维重建心脏的电磁场分析[D];吉林大学;2010年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈福谦;针对脊髓的磁刺激镇痛系统的设计、仿真和实验研究[D];山东大学;2015年
2 赵婕;磁刺激系统的优化与仿真研究[D];华中科技大学;2005年
3 陈韵;多导脑部磁刺激方法及仪器的研究[D];天津大学;2006年
4 谢育坤;颈后磁刺激膈肌功能的研究[D];广州医学院;2012年
5 任征;磁刺激线圈的设计与温升检测[D];北京协和医学院;2013年
6 李松;双向充电高频磁刺激电路的研制[D];中国协和医科大学;2009年
7 胡骥;一种磁刺激系统的开发[D];华中科技大学;2005年
8 杨云凤;磁刺激引起神经元突触生长及迁移的机制研究[D];川北医学院;2012年
9 柳勇;磁刺激仪的优化设计及其充/放电回路的控制与驱动的研究[D];华中科技大学;2007年
10 韩晴;磁刺激系统设计及脑电信号采集与分析[D];河北科技大学;2011年
,本文编号:1848162
本文链接:https://www.wllwen.com/huliyixuelunwen/1848162.html