经颅磁刺激系统聚焦性的研究

发布时间：2017-04-19 21:27

  本文关键词：经颅磁刺激系统聚焦性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：经颅磁刺激技术(transcranial magnetic stimulation, TMS)是近几年发展起来的一种无痛、无创、绿色的治疗和检测方法,在生物医学研究领域以及神经医学研究领域方面具有非常大的发展潜能。然而由于刺激系统效率变化差异很大,该技术并没有被广泛应用。而磁场的聚焦性是影响磁刺激效率的关键问题之一。聚焦性差的表现是不能精确刺激病变的靶位置,刺激重复性差。如果不能很好地解决聚焦性问题,那么TMS技术的发展将会受到制约。因此聚焦性的研究成为近几年的热点。为了研究经颅磁刺激的聚焦性,课题主要工作包括：1、本文在一种简化而高效的粒子群算法和模拟退火算法基础上,提出混合粒子群-模拟退火优化算法,利用测试函数测试了算法的收敛性和收敛速度；利用COMSOL与MATLAB联合仿真计算,对通入线圈的电流组态进行优化求解。仿真结果表明：利用混合粒子群-模拟退火优化算法进行优化,可以提高线圈阵列模型的聚焦性；COMSOL与MATLAB联合仿真应用于聚焦性能优化能够提高优化准确性,并取得良好效果。2、分析了放电回路参数中电阻值、电容值、电感值对脉冲电流特性的影响和对头部模型中磁场分布的影响；研究了“8”字形线圈绕坐标轴旋转不同角度对头部模型中磁场聚焦特性的影响。利用研究结果,建立5线圈阵列,并配置其相关参数：线圈内电流大小及方向、放电回路参数、线圈模型相对于头部模型的置放角度。最终实现了对所建模型聚焦效果的优化,优化后大于80% Bmax濂的区域面积明显小于未优化时,聚焦波形更为陡峭,只有主峰而没有副峰。3、对经颅磁刺激仪中脉冲电流的发生电路进行了搭建。针对所搭建电路的参数要求,选择了符合要求的器件,并设计了IGBT的控制电路。最后搭建并调试电路,能够产生变化速率快、幅值较大的脉冲电流。本文所提出的优化算法和放电回路参数研究结果,对增强TMS技术聚焦性的进一步发展有一定的指导作用。
【关键词】：经颅磁刺激 聚焦性 粒子群算法 模拟退火算法 放电回路参数 线圈方向
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;R741.044
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 经颅磁刺激技术国内外发展状况9-12
• 1.1.1 磁刺激仪线圈的设计与优化9-10
• 1.1.2 自动定位经颅磁刺激系统10-11
• 1.1.3 电磁场的求解方法11
• 1.1.4 经颅磁刺激的应用研究11-12
• 1.2 本课题研究的目的和意义12-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 经颅磁刺激的基本原理及有限元分析方法15-23
• 2.1 电磁场基本理论15-17
• 2.2 经颅磁刺激作用的原理17-19
• 2.3 有限元分析原理19-20
• 2.4 Ansoft有限元分析软件介绍20-21
• 2.5 本章小结21-23
• 第三章 混合粒子群-模拟退火算法23-33
• 3.1 基本粒子群算法23-24
• 3.2 模拟退火算法24-25
• 3.3 基于改进粒子群和模拟退火的混合算法25-27
• 3.4 算法性能测试27-29
• 3.5 COMSOL与MATLAB联合仿真29-31
• 3.6 本章小结31-33
• 第四章 线圈放电回路和置放方向的聚焦性优化33-63
• 4.1 经颅磁刺激放电回路参数对聚焦性的影响33-48
• 4.1.1 经颅磁刺激放电回路原理33-34
• 4.1.2 放电回路参数对脉冲电流的影响34-38
• 4.1.3 建立仿真模型38-42
• 4.1.4 放电回路参数对磁场分布的影响42-48
• 4.2 线圈置放方向对聚焦性的影响48-56
• 4.3 最终线圈参数配置结果56-61
• 4.3.1 线圈阵列介绍56-57
• 4.3.2 优化结果57-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 经颅磁刺激硬件电路的设计63-73
• 5.1 系统基本构成63-64
• 5.2 硬件电路器件选择64-66
• 5.3 开关控制电路的设计66-69
• 5.4 实验结果分析69-71
• 5.5 本章小结71-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 课题主要内容73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 发表论文和参加科研情况79-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 付灵弟;徐桂芝;郭苗苗;尹宁;于洪丽;;基于脑电和磁刺激的脑功能网络研究[J];纳米技术与精密工程;2015年05期

2 朱盼盼;袁良津;王雷;;高频重复经颅磁刺激治疗偏头痛的临床研究[J];安徽医药;2015年08期

3 唐雪琴;邓景贵;宋涛;刘佳;张长杰;吴亚岑;桂一莎;;低频重复经颅磁刺激对帕金森病患者功能障碍及抑郁症状的影响[J];中国现代医生;2015年03期

4 潘振山;杨晖;杜景霞;;重复经颅磁刺激治疗精神障碍伴发顽固性头痛的临床观察[J];河南科技大学学报(医学版);2014年02期

5 张新宇;Fei Yang Pan;付学锋;李宏增;;神经病理性疼痛发生机制和治疗现状[J];神经解剖学杂志;2014年03期

6 杨侃;周佳佳;王文卓;杨柳;;水电站最优负荷分配改进退火粒子群算法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2014年02期

7 杨龙成;陆继庆;刘冀成;张帅;;基于遗传算法的瞬变电磁法线圈阵列优化设计[J];成都信息工程学院学报;2014年01期

8 杨龙成;陆继庆;张帅;;基于混合遗传算法的经颅磁刺激线圈阵列优化设计[J];航天医学与医学工程;2014年01期

9 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

10 聂文亮;刘冀成;谭伟强;;基于三维有限元软件的经颅磁刺激仿真研究[J];成都信息工程学院学报;2012年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 尹宁;基于脑电的磁刺激穴位复杂脑功能网络研究[D];河北工业大学;2013年

2 刘冀成;基于改进遗传算法的生物电磁成像与磁场聚焦应用研究[D];四川大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李珊珊;深度经颅磁刺激电磁场分布的分析研究[D];天津大学;2012年

2 侯会娟;经颅磁刺激系统磁场分析与线圈阵列优化设计[D];河北工业大学;2006年

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本文编号：317171