基于TMS的頭部模型的建立及仿真研究.pdf

1、經(jīng)顱磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)是一種治療神經(jīng)疾病和精神疾病的綠色治療手段。頭部數(shù)值模型的建立在TMS仿真實(shí)驗(yàn)研究中占有重要的地位。以往的頭部模型都是采用簡(jiǎn)單的球形頭部模型進(jìn)行仿真分析，事實(shí)上，球形頭部模型和真實(shí)頭部模型之間具有很大的差距。為使整個(gè)實(shí)驗(yàn)更具有準(zhǔn)確性和真實(shí)性，本文中使用核磁共振圖像來完成頭部數(shù)值模型的三維重建，使頭部模型更接近實(shí)際情況。
　　首先，本文提出一種新

2、的真實(shí)頭部數(shù)值模型重建方法。頭部組織的分割方法主要包括灰度閾值分割、形態(tài)學(xué)操作、區(qū)域增長、手動(dòng)編輯和非流行裝配等。在組織分割過程中，采用自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合的分割方式，從而更加靈活方便地建立出一個(gè)較為精確的真實(shí)頭部數(shù)值模型。重建后的模型包含頭皮顱骨、腦脊液、灰質(zhì)和白質(zhì)四層組織結(jié)構(gòu)。
　　其次，對(duì)重構(gòu)的頭部數(shù)值模型進(jìn)行質(zhì)量檢查和正確性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中，仿真結(jié)果和理論結(jié)果的相對(duì)誤差在工程誤差允許范圍內(nèi)，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了模型建立方法的

3、正確性及有限元計(jì)算方法的正確性。
　　最后，對(duì)數(shù)值頭部模型進(jìn)行TMS脈沖磁場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)。頭部各部分組織的場(chǎng)量分布結(jié)果可通過有限元計(jì)算得到，根據(jù)各部分組織上的場(chǎng)量分布結(jié)果，可通過適當(dāng)調(diào)整TMS刺激參數(shù)，如線圈參數(shù)、激勵(lì)源脈沖電流大小、線圈和頭部的相對(duì)位置等，來滿足臨床實(shí)驗(yàn)的要求。
　　TMS作用產(chǎn)生的感應(yīng)電流對(duì)臨床治療具有重要的意義，如果沒有預(yù)先估算刺激線圈產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，而是直接作用于人體，可能會(huì)對(duì)人體造成傷害。因此，TMS真實(shí)頭