基于复杂球模型的三维颅脑电磁特性仿真研究

发布时间：2017-10-12 02:42

  本文关键词：基于复杂球模型的三维颅脑电磁特性仿真研究

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【摘要】：磁感应断层成像技术(MIT)是一种新型无创的成像技术。这种技术以交变磁场为激励源,能够穿透绝缘性较好的颅骨,在成像区域的敏感性也较强,且采用的非接触检测方式可以避免或减轻给病人造成的痛苦,可以实现对病患的实时的监护。因此,MIT技术在颅脑疾病的检测方面具有明显的优势。MIT仿真技术可以很好地模拟颅脑的真实情况,能够方便、快捷地变换病变状态,有利于对病变引起的检测信号变化规律的研究,这为颅脑MIT正问题的仿真计算提供了便利。本文构建了一个接近颅脑真实结构的四层复杂球模型,并基于该模型进行有限元仿真,来研究不同病变状态对MIT信号的影响。首先,根据人体头部解剖结构,以脑实质为主要检测部分,颅骨为大脑的支撑结构,内隔脑髓质,外附着头皮,构成四层颅脑结构模型。应用Comsol Multiphysics软件提供的几何建模工具,根据正常人体颅骨的平均尺寸和大脑的平均体积,通过椭球体、球体等多个规则几何体的组合,构建出包含头皮层、颅骨层、脑髓质层、脑实质层四层结构的复杂球颅脑模型。其次,将MIT的基本原理应用于该颅脑模型的仿真计算,分析健康状态颅脑的磁感应强度分布,验证了该模型的有效性,并通过与简单球模型和真实颅脑模型的对比,说明了该模型的优越性。最后,对颅脑模型不同病变状态进行仿真求解,分别分析了病变组织电导率、位置、体积变化对磁感应强度分布的影响,并通过旋转扫描实验,分析了病变颅脑模型与激励相对位置变化对感应磁场的影响。结果表明,该颅脑仿真模型能够模拟颅脑的检测,并且该模型可以很好的显示出人体头部各组织的电磁特性差异,为MIT系统研究提供了可靠的依据,对MIT技术在颅脑检测的进一步应用具有重要的意义。
【关键词】：磁感应断层成像 颅脑模型 病变组织 磁感应强度
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9;R318
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 磁感应断层成像的概念及技术优势9
• 1.2 脑部磁感应断层成像的研究意义9-10
• 1.3 脑部磁感应断层成像仿真的发展10-12
• 1.4 本文主要研究工作12-14
• 第2章 颅脑磁感应断层成像的理论基础14-19
• 2.1 颅脑的电磁特性14-15
• 2.1.1 人体头部的电特性14
• 2.1.2 人体头部的磁特性14-15
• 2.2 MIT的基本原理15-17
• 2.3 MIT正问题研究17-18
• 2.4 MIT线圈仿真模型18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 四层三维复杂球颅脑模型的建模19-30
• 3.1 人体头部结构19-22
• 3.1.1 头皮19-20
• 3.1.2 颅骨20-21
• 3.1.3 脑脊液21
• 3.1.4 脑膜21-22
• 3.1.5 大脑和小脑22
• 3.2 颅脑模型结构的确立22-24
• 3.3 颅脑模型的构建24-27
• 3.3.1 脑实质模型的构建24-25
• 3.3.2 颅骨模型的构建25-27
• 3.4 四层颅脑模型的构建27-28
• 3.5 颅脑模型的电磁参数设置28-29
• 3.6 本章小结29-30
• 第4章 复杂球颅脑模型有效性分析30-40
• 4.1 健康颅脑模型仿真研究30-33
• 4.2 健康颅脑模型数据处理33-36
• 4.3 复杂球颅脑模型相对球颅脑模型的优势分析36-37
• 4.4 复杂球颅脑模型相对真实颅脑模型的优势分析37-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第5章 基于复杂球颅脑模型的病变仿真研究40-56
• 5.1 病变组织电导率变化分析40-42
• 5.2 病变组织位置变化分析42-50
• 5.2.1 病变组织矢状轴方向敏感性分析42-45
• 5.2.2 病变组织冠状轴方向敏感性分析45-48
• 5.2.3 病变组织垂直轴方向敏感性分析48-50
• 5.3 病变组织体积变化分析50-52
• 5.4 颅脑模型的扫描实验及分析52-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 结论56-58
• 参考文献58-61
• 在学研究成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1016203