《動態可變多通道經顱磁刺激的基礎研究》是依託南京理工大學，由葛盛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：動態可變多通道經顱磁刺激的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葛盛
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了動態地、全面地了解腦信息處理過程，需要在全頭範圍內施加動態可變多通道的經顱磁刺激（TMS）。如何實現真正意義上的動態可變多通道經顱磁刺激成為一個難題。本項目首次提出了頭盔式網狀線圈的設計理念。通過建立人體頭顱電磁模型模擬線圈的磁場分布，來研究各種線圈參數對磁場分布的影響，從而實現線圈的最最佳化設計。利用這種設計理念設計出的TMS線圈系統，除了可以在全頭範圍內實現多通道經顱磁刺激外，還可以實現刺激部位、面積、方式和強度的實時動態可變性；同時線上圈定位、解析度等方面得到極大改善。本項目根本性地改變了TMS線圈的設計思路。該研究為實現在全頭範圍內動態地研究腦信息處理過程提供了理論和套用基礎。其研究成果在腦科學、神經科學以及醫學等領域具有極大的套用前景。
結題摘要
本項目已完成下列研究內容： 1、動態可變多通道線圈的實現機理的確立 本項目提出了頭盔式網狀多通道TMS線圈陣列。線圈陣列由一組S方向和一組C方向的等間距的直線絕緣銅導線，以及控制單元構成。S方向和C方向分別對應於大腦的矢狀軸和冠狀軸。利用獨立的控制單元來控制每根導線的開關狀態、電流方向，以及電流強度，從而實現對TMS刺激的部位、方式、面積以及強度的調節。各個控制單元則由計算機分別控制。 在項目進行過程中，利用上述方案進行0型和8字型線圈電場分布模擬及實測工作時發現線圈周圍的電流分布會產生額外的電場。為了克服這種情況，本項目在上述方案之上，利用兩層線圈陣列的設計，使兩層線圈陣列的合成電流形成正確的0型和8字型線圈分布。 2、人體頭顱電磁模型建模工作 本文利用MCL-T 公司的SAM phantom 模型模擬人的頭部電磁特性。網狀線圈置於phantom的上方0.5 cm 處。為了與實際的TMS 操作環境相符，在網狀線圈下方2.5 cm 處計算誘導電流。本課題基於3 維阻抗計算法來進行人體頭顱電磁模型建模。首先將phantom 模型分割成邊長為5 cm 的小立方體。整個頭部模型用立方體堆砌法表征。每一個立方體元素的電特性可以用並聯的電容和電阻來表示。電容和電阻值由人體頭顱組織的電特性來決定。聯結所有的立方體元素的等效電路便得到一個復阻抗網路。 3、線圈電場分布模擬及實測工作 基於上述兩層線圈陣列設計方案和人體頭顱電磁模型，本課題模擬了8字型線圈的誘導電流的分布。模擬結果顯示本課題提出的新型線圈產生的誘導電流分布與傳統的8字型線圈的誘導電流分布相同，即在組成8字型線圈兩個閉合導線環的交界點誘導電流強度最大。 同時，為了檢驗本線圈設計方案的實用性，本研究製作了網狀線圈。由於硬體的局限，本研究未能直接測量網狀線圈引起的誘導電流。而線圈產生的磁場與大腦內產生的誘導電流直接關聯，磁場的分布同樣可以揭示誘導電流的分布。因此本研究開發了誘導磁場實測裝置，基於此裝置可以測量由網狀線圈引起的磁場分布。實測結果顯示課題提出的新型線圈產生的8字型線圈的磁場分布與傳統的8字型線圈的磁場分布特徵相同。證明了本系統具有很好的可行性。
