一、经颅磁刺激线圈半径对深度感应电场分布影响（论文文献综述）
王矜婷[1]（2021）在《诱导场方向可控磁刺激方法及其线圈结构的研究》文中进行了进一步梳理“中国脑计划”三个发展方向中的两个方面为脑疾病的诊断与治疗和脑认知功能的神经基础,而基于电磁感应原理的经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）技术是可以支撑这两方面研究的重要手段。TMS由于其无创、安全、副作用少的优点受到了研究者们与临床应用的青睐,并在神经功能的诊断和一些神经系统疾病的治疗上取得了初步的成果。目前TMS线圈发展遇到的困难是在进行刺激时深度与聚焦性无法兼顾,导致刺激效果不理想。绝大多数TMS线圈设计主要关注的是电场幅值在头部模型中的分布,而忽略了神经元有效激发的另一个要素——诱导场与神经元走向的关系,因此本文的主要研究工作如下:首先,分析了神经元的走行方向,探究了神经元的电学性质,基于平行于神经元走向的电场才能有效激发神经元的理论机制,建立了点场激发法向走向神经元的动力学模型,提出了根据神经元走向进行方向性磁刺激的构想。其次,建立了任意形状TMS线圈空气域中的电磁场解析模型,分析了已有典型TMS线圈的组合形式的电磁场分布特点,根据电流方向与电场方向相反的性质,提出了诱导场方向可控磁刺激方法的实现原理与新型的“书形”线圈结构,并用解析计算与磁场测量实验证明了原理的正确性与可行性。最后,提出了以电场有效分量为计算量的刺激效果评价方式,分析比较了模值评价与有效分量评价方式的刺激效果,发现有效分量评价方式的刺激效果普遍优于模值评价方式。以线圈输入功率为约束条件,深部靶点全方向刺激的整体效果为优化目标,对线圈的结构参数进行了分析与优化。以深部脑区靶点单个特定方向刺激效果为优化目标,提供了线圈结构参数的设计方法。比较了相切式与接触式的两种线圈定位方式的刺激效果,其结果与靶点的电场方向有关,对于不同的刺激需求应选择不同的线圈定位方式。本文将电场幅值与方向共同作为设计依据,提出了诱导场方向可控的新型磁刺激方法及其线圈结构,为提高深部脑区刺激有效性提供了新的思路,为深部脑区工作机制的研究与疾病的治疗提供了新的手段。
熊慧,景昭,刘近贞[2]（2021）在《新型经颅磁刺激三层-8字形线圈的结构设计》文中研究指明基于磁场的叠加与抵消,设计与优化具有特殊结构和电流方向的三层-8字形线圈.利用COMSOL仿真软件,分析三层-8字形线圈尺寸和沿切线旋转角度的改变对刺激性能的影响,优化线圈结构.与8字形线圈相比,优化后的三层-8字形线圈的刺激强度提高33.92%,聚焦性提高25.43%.结果表明,在目标靶点处,优化后三层-8字形线圈具有更强的刺激强度和聚焦性,有效减弱对非目标区域的不良影响,保证TMS治疗的安全性.通过刺激真实头部模型,验证优化后三层-8字形线圈的性能优势.
景昭[3]（2021）在《基于经颅磁刺激的新型线圈设计和优化算法研究》文中研究说明经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）是一种用于诊断治疗精神和神经类疾病的新型技术,具有安全且无创的特点。作为TMS系统中重要关键的组成部分,刺激线圈在大脑靶点处间接产生感应电场,进而改变神经组织的兴奋性。在TMS主要的性能评价指标中,最为关键的是提高聚焦性。具有高聚焦性的线圈能够减轻对非目标区域的不良影响。本文基于电磁场基本理论设计了一种新型三层-8字形线圈,具有更强的聚焦性,实现了聚焦性与刺激深度的更高平衡,提高了TMS治疗的有效性和安全性。首先,本文基于磁场叠加与抵消的原理和标准8字形线圈的结构提出了新型三层-8字形线圈。与其它线圈相比,三层-8字形线圈以刺激深度降低为代价获得更小的聚焦面积和更强的刺激强度。为了提高聚焦性和刺激深度的平衡,本文通过改变沿中间切线的旋转角度和上、下层单元线圈的尺寸得到了多种不同类型的三层-8字形线圈。本文根据条件选择了具有相对最优性能的三层-8字形-A线圈。其中与8字形线圈相比,该线圈的刺激强度增大33.92%,聚焦面积减小25.43%,刺激性能得到显着改善。其次,为了进一步快速有效的优化三层-8字形-A线圈的聚焦性,本文基于PSO提出了具有三个改进策略的新型改进PSO算法。三个改进策略分别为:改变速度更新公式、采用动态多种群-冯诺依曼结构和增加变异策略。本文选择10个测试函数进行实验,结果表明新型改进PSO算法的收敛精度更高和持续寻优能力更强,更适用于多参数寻优。接着将该算法用于优化输入电流参数。与优化前相比,优化后线圈的聚焦面积能够达到7.3%的减小率,刺激深度则可以提高3.4%。这表明优化后三层-8字形-A线圈提高了聚焦性和刺激深度间的平衡。最后,为了进一步验证三层-8字形线圈的治疗效果,本文将球头模型改为复杂的真实头模型结构,更加符合实际情况。通过比较不同线圈在真实头模型中的刺激性能,本文验证了优化后的三层-8字形-A线圈的刺激优势,同时也证明了基于球头模型仿真的正确性。本文设计的新型三层-8字形线圈具有较强的聚焦性,其纵向多层排列结构为TMS线圈设计提供了新思路,推动了TMS的发展。针对线圈聚焦性的优化,本文提出一种新型改进PSO算法,进一步加深了算法在TMS领域中的应用。
方晓[4]（2020）在《经颅磁刺激系统关键技术研究》文中指出随着现代社会生活节奏的加快,精神类疾病的发病率也急剧上升。经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Simulation,TMS）作为一种无创、无侵入性的神经调节技术,在精神障碍成因探索及精神类疾病治疗上有重要应用。TMS系统性能直接影响神经调节效果,但现有TMS系统性能水平与临床应用、科学研究性能需求之间仍存在亟待解决的矛盾,主要体现在:实现颅内感应电场空间分布多重特性改善与刺激线圈几何结构优化不足的矛盾,实现刺激波形多样化、刺激参数灵活可调与现有TMS刺激波形发生电路性能单一的矛盾,实现TMS系统连续工作与刺激线圈温升超过安全极限导致TMS系统工作在间歇模式的矛盾。因此,如何通过TMS系统关键技术研究进一步提高TMS系统性能具有重要的科研意义和临床价值。本文在广泛阅读文献的基础上,以提高TMS系统性能为目标,对TMS系统关键技术进行深入研究,主要内容包括:TMS系统建模、高性能经颅磁刺激线圈优化设计、多样化经颅磁刺激波形发生电路研究及适用于连续工作的内冷式经颅磁刺激系统研究。在TMS系统建模与分析方面,针对TMS系统的电、磁、热、力等多物理场耦合特性及神经元电生理特性复杂而导致建模难的问题,建立了TMS刺激线圈电-磁-热-应力模型、单双相脉冲放电电路模型及TMS作用下的神经元动态响应模型,可准确表述TMS系统参数对颅内感应电场时空分布特性及神经元膜电位的影响。在此基础上,针对神经元阈值可变性,提出基于神经元动态响应的TMS闭环控制模型,可实现神经元膜电位动态跟踪,解决了开环刺激时难以根据神经元响应对刺激参数进行有针对性调整的问题。在高性能经颅磁刺激线圈优化设计方面,首先针对传统TMS线圈产生的颅内感应电场刺激强度不足、聚焦性不高的问题,提出半椭圆刺激线圈（Semi-Ellipse Coil Pair,SEP）,在相同焦耳损耗下,相比于目前市面广泛采用的八字形刺激线圈（Figure of Eight,FOE）,SEP可将颅内靶区的刺激强度提高44%、聚焦性改善6%;为进一步改善颅内感应电场空间分布特性,提出了瓦形刺激线圈（U-Shaped Coil Pair,USP）,在建立USP几何参数与颅内感应电场空间分布特性映射关系、颅内感应电场空间分布综合评价模型的基础上,利用全局粒子群算法对USP几何参数进行多目标优化。与相同焦耳损耗下的FOE相比,优化后的USP可将颅内感应电场刺激强度增强8.0%、聚焦性改善30%、正负峰值比提高49%、纵向衰减性改善8.3%、综合特性提升28%。在多样化经颅磁刺激波形发生电路研究方面,针对科学研究对刺激波形多样化、刺激参数灵活可调的需求,提出基于多模块IGBT全桥结构的混合多波形经颅磁刺激电路（Hybrid Multi Waveform TMS Circuit,h TMS）,该电路不仅可实现目前市面广泛采用的单、双相余弦形颅内感应电场,还可实现单相近似矩形、双相近似矩形、单双相阶梯形三类幅值和脉宽可调的新型颅内感应电场,突破了传统TMS系统中刺激波形的种类限制;在h TMS可产生的多种混合刺激波形中,以双相四段可控型颅内感应电场波形（Biphasic Four-level Induced E-filed with Controllable Parameters,BFE）为例,通过深入分析BFE波形参数与神经元动态响应特性的关系,对BFE波形进行优化设计。结果表明:相比于相同能量损耗的单、双相余弦形颅内感应电场,BFE波形作用下的神经元极化率分别降低54.5%、87.5%,可有效增强神经调节作用、提高刺激选择性。在适用于连续工作的内冷式经颅磁刺激系统研究方面,针对目前TMS系统因线圈发热需工作在间断模式及液氮冷却、油浸冷却等传统冷却方法造成系统体积庞大、影响线圈灵活定位等问题,提出内冷低功耗经颅磁刺激系统（Intercooling TMS with Low Power Loss,i TMS）,通过建立内冷刺激线圈的医疗效果模型、焦耳功率模型及综合评价模型,设计了最优低功耗内冷刺激线圈（Optimum Low Power Loss Intercooling Stimulation Coil,OIC）,在获得相同医疗效果时,OIC可将线圈焦耳功率降低30%。在此基础上,对i TMS系统冷却参数进行优化设计,结果表明:当连续施加3000个有效刺激脉冲时,i TMS系统的冷却性能优于目前市面上带内冷设计的TMS系统（Medtronics,Cool-B65）,可在保证医疗效果的前提下,实现连续工作。
邱博文[5]（2020）在《基于改进粒子群算法的多通道经颅磁刺激线圈阵列优化》文中研究表明经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）是一种新型无创、无痛的精神疾病治疗方法,在生物医学和康复医学等研究领域展现出了巨大的发展潜力。多通道经颅磁刺激是一种较为灵活的TMS系统,其刺激源是由多个磁刺激线圈排列组成的线圈阵列,具有多靶点同时刺激、可控性强等优点。但是如何合理地控制线圈阵列的激励电流,实现感应电场在靶点处的精准聚焦一直是阻碍多通道经颅磁刺激被广泛应用的难点之一。针对多通道经颅磁刺激存在不能准确实现感应电场在靶点处精准聚焦的问题,基于动态多种群粒子群算法提出了一种新型动态多种群粒子群算法（Novel Dynamic Multi-swam Particle Swarm Optimizer,NMSPSO）,该算法具有三种改进策略:新型信息交流策略、分类学习策略和变异策略。通过仿真测试验证了三种改进策略的有效性,分析了参数设置对算法性能的影响,并与其他几种粒子群变种算法进行对比,说明了NMSPSO算法具有更优的求解精度和更快的收敛速度。通过嵌入式Arduino平台的实验证明了NMSPSO算法在保证求解精度的情况下也可以维持较高的求解效率。为了验证改进后的算法对多通道线圈阵列电场聚焦性优化效果,通过COMSOL和MATLAB建立联合仿真平台,实现了物理场和智能优化算法的联合仿真。建立了双层线圈阵列模型和五层头部模型,并对其进行了网格剖分。在联合仿真平台上使用NMSPSO算法和其他几种粒子群算法对双层线圈阵列的电场聚焦性进行了优化,结果显示NMSPSO算法优化得到的电场可以更好地聚焦于靶点周围,聚焦性相较于其他几种算法提高了6%～24%。证明了通过使用本文提出的算法对多通道线圈阵列进行优化,可以较好地提高感应电场在靶点处的聚焦性。本文为提高多通道经颅磁刺激系统在靶点处的电场聚焦性提供了一种新的优化策略,对多通道经颅磁刺激的进一步发展具有一定的指导作用。
史东旭[6]（2019）在《节律性弱磁刺激下全脑域感应电场时空特性分析与优化》文中研究表明节律性弱磁刺激是一种无创式脑调制技术,其在阿尔茨海默、癫痫、帕金森等神经精神疾病治疗中有着明显效果。相比经颅磁刺激,节律性弱磁刺激具有节律可调节、磁场幅值低、刺激深度深及多脑区协作等特点。然而,节律性弱磁刺激脑内感应电场分布及其对神经元的刺激机制并不清楚。对此,本文构建节律性弱磁刺激计算模型,得到脑内感应电场分布。并在此基础上,对模型进行时空优化,以此来达到最佳的刺激效果。本文主要工作如下:首先,依据核磁共振脑图像,利用三维重建软件mimics构建真实大脑模型;建立了节律性弱磁刺激计算模型,并依据该模型得到了脑内感应电场分布,对节律性弱磁刺激的时空特性进行了分析。其次,从空间的角度,对节律性弱磁刺激模型进行优化,并分析了优化后的电场分布,刻画了电场分布随空间的变化规律。基于线圈空间结构改进的空间优化模型加深了刺激深度,减弱了表层组织的电场强度。最后,从时间的角度,对节律性弱磁刺激模型进行优化,并分析了优化后的电场分布,刻画了电场分布随时间的变化规律。基于时间干涉策略的时间优化模型实现了只针对靶区进行刺激的定位刺激效果。此外,本文建立了海马CA1区锥体神经元模型,分析了弱电场调控神经元放电活动的规律—弱电场能够通过调节神经元放电时刻来调节神经元放电活动。本文针对节律性弱磁刺激在大脑内部电场分布的时空特性进行了研究,并分别从时间和空间的角度进行了优化,实现了个性化的磁刺激方案和脑内组织定位刺激效果,对节律性弱磁刺激的临床研究有着重要的意义。
王腾飞[7]（2019）在《通过导磁块、导电块调控H线圈颅内电场分布的仿真研究与线圈研制》文中研究说明经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）是脑科学研究和临床治疗中的主流神经刺激技术之一,主要原理为借助高压脉冲电流产生感应磁场在颅内诱发感应电场,进而刺激神经细胞以达到神经调控的目的。H线圈是经颅磁刺激深部线圈中的一种典型代表,主要利用矢量叠加的原理达到刺激大脑深部组织的目的。当前的H线圈研制成本高,设计难度大,且主要依据标准头模型设计H线圈的轮廓,在线圈结构固定的情况下所形成的感应磁场固定。但是因每个受试者的头部轮廓存在差异,且不同疾病的病变靶区也各不相同,因此,探究如何在线圈结构和机器输出不变的情况下调控H线圈在颅内诱发的感应电场的聚焦性能和刺激强度具有重要意义。本文借助ANSYS有限元分析软件,建立了基于真实头部电导率模型的H线圈模型,并在不同位置建立了高磁导率模型、高电导率模型以及导磁块导电块综合模型,通过仿真结果对比分析了不同模型的聚焦体积、聚焦位置、刺激强度和深度特性等参数。结果表明,在不同位置增加导磁块或者导电块模型后,可以显着提高或者降低模型下方颅内的感应电场强度,而对其他位置影响较小,降低H线圈在浅层皮质的聚焦体积,对深度特性影响不大,基于该结果建立导磁块导电块综合模型后,可以同时发挥导磁块和导电块各自的优势,显着提高“窗口”所在位置的感应电场强度,同时降低其他区域的感应电场强度,进一步提高H线圈的聚焦特性,同时减少对大脑浅层皮质的损伤,但会略微降低H线圈的深度特性,影响不明显。此外,本文还进行了线圈绕制的物理参数、加工工艺、外壳和模具设计等方面的探索,进行了 8字、锥形和H线圈绕制,搭建了磁场测试平台,对绕制的三种线圈进行了三维磁场测试和对比分析。结果表明,8字线圈可以聚焦于线圈中心较小区域,聚焦性能好,但深度特性较差,锥形线圈的聚焦区域大于8字线圈,但深度特性要优于8字线圈,H线圈在头部两侧和前额部分都会出现聚焦区域,聚焦性较差,但是深度特性最好。综上所述,本文提出了一种在H线圈结构固定且不增加机器输出的情况下调控H线圈在颅内诱发感应电场的聚焦特性和刺激强度的方案,并探索了线圈的绕制工艺,为经颅磁刺激H线圈颅内电场调控和研制提供依据。
陈海雷[8]（2019）在《多参数可控经颅磁刺激线圈研究与设计》文中研究说明经颅磁刺激技术（Transcranial Magentic Stimulation,TMS）自20世纪80年代诞生以来,因其无创、无痛等优点在神经治疗、康复治疗等方面具有广泛应用。刺激区域聚焦性差、刺激深度不足、磁刺激电路参数调节较为单一等问题,一定程度上限制了该项技术的临床应用。本文对多种结构线圈及电路进行研究与分析,以提高目标区域感应电场聚焦性、刺激深度及刺激形式的多参数可控等。主要研究内容如下。首先,针对线圈结构的聚焦性能方面,采用改变线圈形状的方法,对圆形8字、三角8字、正方形8字、五边形8字线圈等进行仿真与分析。结果表明,三角8字线圈聚焦性较好,圆形线圈次之,且圆形8字线圈刺激强度较高,同时为实现线圈多结构设计,选择圆形8字线圈作为基准线圈进行分析。其次,针对圆形8字线圈聚焦性及刺激深度不足等问题,对圆形8字线圈的半径、匝数、绕法、角度等参数进行仿真,研究空间中的场分布,并设计优化出双8字线圈。与传统8字线圈相比,在目标平面内双8字线圈的聚集性提高了20.9%,刺激强度提高了57.8%。接着,在双8字线圈的基础上提出一种线圈阵列,以实现多靶点刺激,并对该阵列的中心线圈再次优化,由仿真结果可知,在相邻两点刺激时,目标平面内的聚焦性提高了15.51%,刺激强度提高了9.12%。然后,为分析线圈刺激的实际效果,采用较为真实的头部模型与传统型8字线圈、双8字线圈联合仿真,分析了头部不同区域的场分布,并对聚焦性及刺激深度进行分析,结果表明双8字线圈有较好的刺激性能。同时为提高线圈磁刺激设计效率,对头部和线圈联合仿真过程进行了可视化友好界面设计,可实现线圈半径、匝数及电流激励等参数的方便设置,直观显示仿真结果,为线圈刺激效果分析提供便利。最后,针对磁刺激波形单一的问题,采用微控制器控制充放电回路的方法,设计TMS脉冲电路,实现对脉冲电流的频率、脉宽、幅度等参数的控制,进而实现磁场的频率、脉宽及幅度等参数的变化。结果表明,该电路能较好地实现脉冲电流波形的脉宽在10100μs,频率在1100 Hz、幅度在0.8124.01 A变化。本文通过对8字线圈的研究,并基于此设计双8字线圈及阵列,提高了刺激聚焦性及刺激深度,并实现多点靶区域刺激。同时设计脉冲产生电路,实现了对脉冲电流幅值、频率、脉宽等多参数控制,在临床应用中具有一定价值。
谢斌[9]（2018）在《深部经颅磁刺激的计算模型与感应电场优化》文中认为经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）是一种利用时变磁场刺激大脑的无创式脑调制技术,在神经精神疾病的治疗和脑科学的研究中表现出了巨大的发展潜力。其中深度、节律都起到重要作用,深部经颅刺激（Deep Transcranial Magnetic Stimulation,DTMS）是刺激深部脑区域的一种新方式。然而,TMS调制大脑功能的具体作用机制仍然没有被完全揭示,这给TMS的应用策略制定、安全剂量规范带来很大的困难。大脑中的感应电场分布是解决这个问题的关键,所以为了优化刺激效果,完善刺激方案,本文分别从磁刺激线圈和个体脑组织差异性两个角度对磁刺激在大脑中诱导的感应电场进行了研究。建立了TMS和DTMS的感应电场计算模型,并根据深度及其聚焦性折衷化的指标来评价刺激电场。首先,基于有限元分析方法和大脑球状模型对传统的TMS线圈进行了优化,得到了具有不同聚焦程度的线圈方式。为了改善深部刺激能力,本文提出了三种不同的线圈属性,分别是二维平面的环路偏移距离属性,三维空间的偏心角度属性以及线圈阵列的独立环路数量。其次,为了明确刺激线圈在人体大脑不同脑区上的刺激效应,本文根据人脑核磁共振影像建立了真实颅脑模型,并设计了DTMS线圈与真实颅脑模型的组合,刻画多种不同刺激方案下的感应电场分布。研究表明所有的TMS线圈都遵循一个渗透深度与聚焦性的权衡,但是两者制约的比例是非线性的。在不同的线圈属性中,空间多线圈阵列表现出了明显的深部刺激优势,能够在损失很少聚焦性能的情况下,提升较强的深度渗透能力;而带有三维空间偏心角度的线圈则在聚焦能力上表现出了显着的特性。在大脑模型方面,研究表明大脑球状模型相比真实颅脑模型,在测量实际刺激强度上具有强烈的局限性,但在揭示整体电场衰减趋势上却有着干扰少、利于量化等特征。由于大脑组织生理特性的差异,TMS在不同脑区的刺激效应相差较大。在需要全脑域刺激时,采用全脑DTMS刺激方案比多个TMS局部脑区刺激组合的效果更优。
周天鹏,张广浩,吴昌哲,张丞,霍小林[10]（2017）在《经颅磁刺激定位方法的研究进展》文中进行了进一步梳理经颅磁刺激技术的推广普及一直受限于其定位精度上的不足,作为一种依靠硬件设备来实现功能的技术手段,其定位精度与诸多因素有关。从硬件优化方法和定位基础理论两方面,阐述这一领域的研究进展。通过对圆线圈、8字形线圈、Slinky线圈、H-线圈以及双锥线圈这5类不同线圈的定位特点进行分析比较,以及对常规导航系统的定位效果进行简要说明,揭示定位基础理论对于硬件操作指导的重要性。基于目前定位技术的难点和定位研究的热点,指出未来的发展研究方向:即通过构建高空间分辨率的刺激导航系统,并结合医学成像技术,在消除个体差异性的结构尺度上寻求TMS磁刺激的微观作用机理,以此推导出定位问题的一般性解决办法。
二、经颅磁刺激线圈半径对深度感应电场分布影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、经颅磁刺激线圈半径对深度感应电场分布影响（论文提纲范文）
（1）诱导场方向可控磁刺激方法及其线圈结构的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 TMS线圈的研究现状 |
| 1.2.2 TMS电场方向性的研究现状 |
| 1.2.3 文献综述分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于神经元的TMS生物物理学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 脑内神经元分布与走行方向 |
| 2.3 磁刺激的物理学理论基础 |
| 2.4 神经元动力学模型的建立 |
| 2.5 诱导场方向可控磁刺激构想的提出 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 诱导场方向可控磁刺激方法的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 任意形状TMS线圈电磁场解析模型的建立 |
| 3.2.1 基于线段的电磁场解析模型 |
| 3.2.2 解析模型准确性验证 |
| 3.3 典型TMS线圈结构形式诱导场的特性分析 |
| 3.3.1 方形线圈诱导场分析 |
| 3.3.2 8字形线圈诱导场分析 |
| 3.3.3 双锥形线圈(蝶形线圈)诱导场分析 |
| 3.4 诱导场方向可控磁刺激线圈结构、原理及方法 |
| 3.4.1 诱导场方向可控方法的实现原理及其线圈基本结构 |
| 3.4.2 诱导场方向可控刺激原理的解析模型建立 |
| 3.5 诱导场可控磁刺激方法实现原理的实验验证 |
| 3.5.1 实验样机的搭建 |
| 3.5.2 磁场测量与数据处理方法 |
| 3.5.3 实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 方向可控磁刺激线圈电场分析与夹角优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空间模型与刺激效果 |
| 4.2.1 线圈与电场分析空间模型的建立 |
| 4.2.2 刺激效果评价方式与指标 |
| 4.3 线圈电场分布与刺激效果的初步分析 |
| 4.3.1 线圈结构固定条件下刺激效果分析 |
| 4.3.2 单位电流下靶点基向量方向电场分析 |
| 4.3.3 靶点电场固定为基向量条件下刺激效果分析 |
| 4.4 靶点全方向刺激条件下的线圈夹角优化 |
| 4.4.1 基于刺激效果的线圈夹角优化 |
| 4.4.2 基于输入功率的线圈夹角优化 |
| 4.4.3 线圈定位形式比较与优化 |
| 4.5 已知靶点电场方向条件下的线圈夹角优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）基于经颅磁刺激的新型线圈设计和优化算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 经颅磁刺激技术的研究背景 |
| 1.2 国内外发展概述 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 TMS线圈结构设计和电场特性分析 |
| 2.1 相关理论基础 |
| 2.2 性能评价指标 |
| 2.3 新型线圈结构设计 |
| 2.4 电场仿真对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 粒子群优化算法 |
| 3.1 传统粒子群算法 |
| 3.2 新型改进粒子群算法 |
| 3.3 算法性能测试 |
| 3.4 线圈参数优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于真实头模型的线圈性能验证 |
| 4.1 真实头模型的构建 |
| 4.2 基于ANSYS的瞬态实验 |
| 4.3 不同线圈的电场分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）经颅磁刺激系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 经颅磁刺激系统研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 经颅磁刺激系统建模研究 |
| 2.1 课题背景 |
| 2.2 TMS作用原理 |
| 2.3 TMS刺激线圈模型 |
| 2.4 TMS脉冲放电电路模型 |
| 2.5 TMS作用下的神经元响应模型 |
| 2.6 基于神经元动态响应的TMS闭环控制模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 高性能经颅磁刺激线圈优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 人体头部模型及颅内靶区测试线 |
| 3.3 高刺激强度和高聚焦性刺激线圈的优化设计 |
| 3.4 计及颅内感应电场多重特性的刺激线圈优化设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 多样化经颅磁刺激波形发生电路研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混合多波形经颅磁刺激电路拓扑结构 |
| 4.3 幅值和脉宽可调的新型刺激波形 |
| 4.4 双相四段可控型颅内感应电场波形作用下的神经元响应 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 适用于连续工作的内冷式经颅磁刺激系统研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内冷式经颅磁刺激系统结构 |
| 5.3 低功耗内冷刺激线圈优化设计 |
| 5.4 基于多物理场耦合分析的冷却参数优化设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间的主要论文及专利 |
| 附录2 博士生期间参与的课题研究情况 |
（5）基于改进粒子群算法的多通道经颅磁刺激线圈阵列优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 经颅磁刺激概述 |
| 1.2 经颅磁刺激技术国内外发展现状 |
| 1.2.1 磁刺激线圈 |
| 1.2.2 自动定位经颅磁刺激系统 |
| 1.2.3 多通道线圈阵列的设计及优化 |
| 1.3 本课题研究的目的和意义 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 经颅磁刺激的电磁场基本理论 |
| 2.2 多通道线圈阵列理论依据 |
| 2.3 有限元分析方法 |
| 2.4 粒子群算法 |
| 2.4.1 粒子群算法原理 |
| 2.4.2 粒子群算法基本理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 一种新型动态多种群粒子群算法 |
| 3.1 动态多种群粒子群算法 |
| 3.1.1 DMSPSO算法概述 |
| 3.1.2 DMSPSO算法流程 |
| 3.2 新型动态多种群粒子群算法的改进 |
| 3.2.1 新型信息交流策略 |
| 3.2.2 分类学习策略 |
| 3.2.3 变异策略 |
| 3.2.4 NMSPSO算法流程 |
| 3.3 算法仿真测试 |
| 3.3.1 测试函数和测试平台 |
| 3.3.2 主要参数测试 |
| 3.3.3 三种改进策略的有效性测试 |
| 3.3.4 与其他几种粒子群变种算法对比 |
| 3.4 Arduino嵌入式平台测试 |
| 3.4.1 搭建Arduino测试平台 |
| 3.4.2 测试结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于新型动态多种群粒子群算法的聚焦性优化 |
| 4.1 COMSOL与 MATLAB联合仿真平台 |
| 4.1.1 COMSOL介绍 |
| 4.1.2 联合仿真平台建立 |
| 4.1.3 联合仿真流程 |
| 4.2 仿真模型建立 |
| 4.2.1 头部模型建立 |
| 4.2.2 线圈阵列的选择及模型建立 |
| 4.2.3 模型网格剖分 |
| 4.3 适应度函数的选择 |
| 4.4 聚焦性优化结果与对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（6）节律性弱磁刺激下全脑域感应电场时空特性分析与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.2.1 神经精神疾病 |
| 1.2.2 神经精神疾病的治疗方法 |
| 1.2.3 节律性弱磁刺激的特异性 |
| 1.3 经颅磁刺激的感应电场研究现状 |
| 1.3.1 经颅磁刺激技术 |
| 1.3.2 感应电场 |
| 1.4 研究内容与主要贡献 |
| 第2章 节律性弱磁刺激的时空特性 |
| 2.1 真实人脑模型 |
| 2.2 节律性弱磁刺激机制 |
| 2.2.1 物理机制 |
| 2.2.2 理论模型 |
| 2.3 节律性弱磁刺激感应电场的时空特性 |
| 2.3.1 评价指标 |
| 2.3.2 有限元模型 |
| 2.3.3 磁场和感应电场的空间分布特性 |
| 2.3.4 磁场和感应电场的时间分布特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 节律性弱磁刺激的空间优化 |
| 3.1 影响感应电场的不同因素 |
| 3.2 刺激线圈结构优化 |
| 3.3 感应电场的分布特性 |
| 3.4 评价指标分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 节律性弱磁刺激的时间优化 |
| 4.1 时间干涉策略 |
| 4.2 优化模型 |
| 4.3 感应电场的分布特性 |
| 4.4 节律性弱磁刺激对CA1 区锥体神经元的调控 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
| 附录 |
（7）通过导磁块、导电块调控H线圈颅内电场分布的仿真研究与线圈研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 深部经颅磁刺激研究背景 |
| 1.2 H线圈国内外研究现状 |
| 1.2.1 H线圈技术研究进展 |
| 1.2.2 H线圈技术应用 |
| 1.3 问题提出及研究内容 |
| 1.3.1 问题提出 |
| 1.3.2 研究目的与内容 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 经颅磁刺激原理与有限元分析方法 |
| 2.1 经颅磁刺激理论基础 |
| 2.1.1 经颅磁刺激神经电生理基础 |
| 2.1.2 经颅磁刺激电磁学基础 |
| 2.2 有限元分析方法 |
| 2.2.1 有限元分析简介 |
| 2.2.2 ANSYS有限元分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 通过导磁块调控H线圈颅内电场分布的仿真分析 |
| 3.1 仿真模型的建立 |
| 3.1.1 基于真实头部电导率模型的H线圈模型 |
| 3.1.2 不同位置的导磁块模型 |
| 3.1.3 空气介质模型 |
| 3.1.4 网格划分与加载求解 |
| 3.2 通过导磁块模型调控单匝H线圈颅内电场分布的仿真分析 |
| 3.2.1 单匝H线圈的颅内电场分布 |
| 3.2.2 导磁块模型调控单匝H线圈颅内电场刺激强度的作用分析 |
| 3.2.3 导磁块模型调控单匝H线圈颅内电场聚焦性的作用分析 |
| 3.3 通过导磁块模型调控完整H线圈颅内电场分布的仿真分析 |
| 3.3.1 完整H线圈的颅内电场分布 |
| 3.3.2 导磁块模型调控完整H线圈颅内电场分布的作用分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 通过导电块调控H线圈颅内电场分布的仿真分析 |
| 4.1 通过导电块调控单匝H线圈颅内电场分布的仿真分析 |
| 4.1.1 导电块仿真模型的建立 |
| 4.1.2 导电块模型作用下单匝H线圈的颅内电场分布 |
| 4.1.3 导电块模型调控单匝H线圈颅内电场聚焦性的作用分析 |
| 4.2 通过导磁块、导电块综合调控H线圈颅内场分布的仿真分析 |
| 4.2.1 电磁块模型调控H线圈颅内电场刺激强度的作用分析 |
| 4.2.2 电磁块模型调控H线圈颅内电场聚焦性的作用分析 |
| 4.3 通过导电块模型调控完整H线圈回路作用的仿真分析 |
| 4.3.1 完整低回路H线圈的颅内电场分布 |
| 4.3.2 导电块模型调控完整H线圈回路作用的作用分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 深部经颅磁刺激H线圈制作与磁场测量 |
| 5.1 经颅磁刺激线圈制作 |
| 5.1.1 线圈设计及制作技术路线 |
| 5.1.2 线圈物理参数的选择 |
| 5.1.3 线圈工艺参数选择 |
| 5.1.4 线圈外壳设计 |
| 5.2 线圈磁场测试 |
| 5.2.1 磁场测试平台 |
| 5.2.2 8字线圈磁场测试 |
| 5.2.3 锥形线圈磁场测试 |
| 5.2.4 H线圈磁场测试 |
| 5.3 结果讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 研究生期间发表论文 |
| 研究生期间申请专利 |
| 研究生期间参与科研项目 |
| 致谢 |
（8）多参数可控经颅磁刺激线圈研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 经颅磁刺激技术及发展现状 |
| 1.2.1 刺激线圈研究现状 |
| 1.2.2 磁刺激仪研究现状 |
| 1.3 本文主要工作及内容安排 |
| 第2章 经颅磁刺激基本理论 |
| 2.1 生理学基础 |
| 2.2 刺激线圈理论基础 |
| 2.3 磁刺激方式 |
| 2.4 经颅磁刺激电路分析 |
| 2.5 多通道电路方案 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 经颅磁刺激线圈设计及优化 |
| 3.1 磁刺激场评价指标 |
| 3.2 8字线圈结构分析 |
| 3.2.1 线圈仿真建模 |
| 3.2.2 仿真结果与讨论 |
| 3.3 圆形8字线圈结构优化 |
| 3.3.1 线圈半径分析 |
| 3.3.2 线圈角度优化 |
| 3.3.3 线圈绕法对比 |
| 3.4 双8字线圈设计 |
| 3.4.1 半径比仿真 |
| 3.4.2 匝数比优化 |
| 3.5 多线圈阵列设计与优化 |
| 3.5.1 多线圈阵列设计 |
| 3.5.2 多线圈阵列优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 磁刺激线圈与头部模型联合仿真分析 |
| 4.1 头部模型的建立 |
| 4.2 线圈与头部联合仿真分析 |
| 4.2.1 传统型8 字线圈联合仿真 |
| 4.2.2 双8 字线圈联合仿真 |
| 4.2.3 仿真结果对比与讨论 |
| 4.3 线圈多参数仿真操作界面设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多参数可控磁刺激电路设计 |
| 5.1 系统整体构成框图 |
| 5.2 经颅磁刺激电路设计方案 |
| 5.2.1 充电电路 |
| 5.2.2 放电电路 |
| 5.2.3 续流回路 |
| 5.3 传统8字线圈绕制及参数测量 |
| 5.3.1 线圈绕制 |
| 5.3.2 线圈内阻测量 |
| 5.3.3 电感测量 |
| 5.4 主要器件选型 |
| 5.4.1 电容选型 |
| 5.4.2 回路电阻选型 |
| 5.4.3 充放电开关选型 |
| 5.4.4 微控制器选择 |
| 5.5 测试结果及分析 |
| 5.5.1 电路搭建及结果测量 |
| 5.5.2 磁场测量 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
（9）深部经颅磁刺激的计算模型与感应电场优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.2.1 神经精神疾病 |
| 1.2.2 物理疗法的兴起 |
| 1.2.3 经颅磁刺激疗法 |
| 1.3 经颅磁刺激的国内外研究现状 |
| 1.3.1 经颅磁刺激技术 |
| 1.3.2 深部经颅磁刺激技术 |
| 1.4 研究内容与主要贡献 |
| 第2章 经颅磁刺激的机制分析与传统线圈优化 |
| 2.1 经颅磁刺激的机制分析 |
| 2.1.1 大脑皮质解剖结构 |
| 2.1.2 神经元与神经网络特性 |
| 2.1.3 经颅磁刺激的电磁场计算模型 |
| 2.2 传统经颅磁刺激线圈 |
| 2.3 基于八字形经颅磁刺激线圈的改进 |
| 2.3.1 模型的建立 |
| 2.3.2 刺激效果的量化 |
| 2.3.3 磁场的分布特性 |
| 2.3.4 感应电场的分布特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 经颅磁刺激线圈的优化分析 |
| 3.1 影响感应电场的不同因素 |
| 3.2 头模型与不同配置的线圈模型 |
| 3.3 感应电场空间分布形态 |
| 3.4 感应电场分布的量化研究 |
| 3.4.1 电场衰减速率 |
| 3.4.2 渗透深度 |
| 3.4.3 刺激聚焦性 |
| 3.4.4 基于不同需求的权衡 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 真实颅脑模型下不同脑区的磁刺激感应电场分布 |
| 4.1 基于MRI影像的真实颅脑模型建模方法 |
| 4.1.1 真实颅脑模型的建立 |
| 4.1.2 真实颅脑模型描述 |
| 4.2 大脑球状模型与真实头颅模型应用对比 |
| 4.2.1 两种模型的建立 |
| 4.2.2 感应电场强度分布颜色图对比 |
| 4.2.3 衰减趋势对比 |
| 4.3 经颅磁刺激在不同脑区的刺激效应 |
| 4.3.1 大脑脑区的分割 |
| 4.3.2 不同脑区刺激的感应电场分布 |
| 4.3.3 灰白质中的电场衰减特性与刺激深度 |
| 4.3.4 不同脑区刺激的感应电场聚焦性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）经颅磁刺激定位方法的研究进展（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 TMS的硬件设备优化 |
| 1.1 刺激线圈的优化 |
| 1.2 辅助导航定位系统 |
| 2 TMS的定位理论研究 |
| 2.1 解剖学定位 |
| 2.2 医学影像导航定位 |
| 2.3 神经纤维束追踪定位 |
| 3 结语 |
四、经颅磁刺激线圈半径对深度感应电场分布影响（论文参考文献）
- [1]诱导场方向可控磁刺激方法及其线圈结构的研究[D]. 王矜婷. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]新型经颅磁刺激三层-8字形线圈的结构设计[J]. 熊慧,景昭,刘近贞. 浙江大学学报(工学版), 2021(04)
- [3]基于经颅磁刺激的新型线圈设计和优化算法研究[D]. 景昭. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]经颅磁刺激系统关键技术研究[D]. 方晓. 华中科技大学, 2020(01)
- [5]基于改进粒子群算法的多通道经颅磁刺激线圈阵列优化[D]. 邱博文. 天津工业大学, 2020(02)
- [6]节律性弱磁刺激下全脑域感应电场时空特性分析与优化[D]. 史东旭. 天津大学, 2019
- [7]通过导磁块、导电块调控H线圈颅内电场分布的仿真研究与线圈研制[D]. 王腾飞. 北京协和医学院, 2019(02)
- [8]多参数可控经颅磁刺激线圈研究与设计[D]. 陈海雷. 重庆邮电大学, 2019(02)
- [9]深部经颅磁刺激的计算模型与感应电场优化[D]. 谢斌. 天津大学, 2018(06)
- [10]经颅磁刺激定位方法的研究进展[J]. 周天鹏,张广浩,吴昌哲,张丞,霍小林. 中国生物医学工程学报, 2017(06)