基于MRI数据的多通道经颅磁刺激帽型线圈单元仿真研究

发布时间：2025-02-11 16:30

　　 目的由于多通道经颅磁刺激中帽型线圈阵列结构的复杂性,很难确定激励线圈的数量,以使其产生的电场满足要求,本文基于真实的头模型分析了帽型线圈阵列中3种不同数量的线圈单元对头模型内电场分布的影响。方法首先基于真实的MRI数据建立头模型,然后通过ANSYS有限元软件进行仿真,获得了线圈数量分别为2、4和6的线圈单元在真实头模型中的电场分布,最后对感应电场的衰减度、电场强度和聚焦性进行对比分析。结果 4线圈和6线圈单元的电场衰减度相似,都小于2线圈单元;相较于2线圈,4线圈单元的电场强度增加幅度较大,6线圈与4线圈单元电场强度的增益相似;线圈数量的增加会使电场聚焦点下移,更偏向于深层聚焦。结论在帽型多通道经颅磁刺激临床应用中,可为满足具体刺激要求的激励线圈选择提供依据。

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【部分图文】：

图1 两种常用的线圈阵列结构

目前，线圈阵列主要有平面型线圈阵列和帽型线圈阵列2种[12]，这2种线圈阵列结构如图1所示。平面型线圈阵列是由一系列线圈以平面结构排列而成，并被放置在头顶上方，而帽型线圈阵列则由一系列线圈组成像帽子一样的形状围绕在头部周围。帽型线圈阵列紧贴头皮排列，在相同激励源的情况下可以在头部....

图2 真实头模型

在头部模型的单元剖分过程中，每个单元格的最大边长为5mm。整个头模型共包含单元数目为177630，节点数目为321717。各个区域包含的单元数及节点数如表1所示。1.33种线圈单元

图3 3种不同的线圈单元

选择线圈数量分别为2、4和6的3种线圈单元作为研究对象。为提高电场聚焦性，选择中心对称排布方式，如图3所示。其中黑色圆点表示线圈阵列的中心，蓝色箭头表示激励电流的方向。由箭头方向可知，2个中心对称线圈的激励电流方向相反，相当于组成了一个八字形线圈。每个线圈的匝数为5，直径为20m....

图4 单脉冲激励电流信号

对比3种线圈单元在头模型内产生的电场分布特性，通过MIMICS软件建立头部模型和线圈单元模型，将其导入到ANSYS有限元软件中进行电场分布的求解运算。其中线圈单元的中心都位于头部顶点上方2mm处。每个线圈通入的激励电流大小都相同，且激励电流最大值为950A，周期为300μs。激励....

本文编号：4033537