通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及H线圈颅内场分布领域，尤其涉及通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法及装置。包括：获取包含边缘系统的真实头部模型；根据所述真实头部模型的外轮廓，建立H线圈模型；在所述H线圈模型的回路部分内侧，建立具有不同物理参数的导电块模型；在所述H线圈模型的底座部分，头部前侧及左右两侧，建立具有不同物理参数的导磁块模型；运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。本发明专利技术可以实现在H线圈固定的情况下，通过调整外部导电块导磁块模型的物理参数，调控颅内感应电场分布情况，为H线圈优化提供一定的参考与思路。

A Method and Device for Regulating Intracranial Field Distribution of H Coil by Conductive Magneto-conductive Block

The invention relates to the field of intracranial field distribution of H coil, in particular to a method and device for regulating intracranial field distribution of H coil by conducting magnetic block. It includes: acquiring the real head model including edge system; establishing H-coil model according to the outline of the real head model; establishing conductive block model with different physical parameters on the inner side of the loop part of the H-coil model; establishing conductive block model with different physical parameters on the base part of the H-coil model, the front side of the head and the left and right sides of the head; The finite element method simulates the electric field distribution of the H coil model combined with the conductive block model in the real head model. The invention can realize the regulation of intracranial induced electric field distribution by adjusting the physical parameters of the external conductive block magnetic conductive block model under the condition of fixed H coil, thus providing certain reference and ideas for the optimization of H coil.

【技术实现步骤摘要】
通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法及装置
本专利技术涉及H线圈颅内场分布领域，尤其涉及通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法及装置。
技术介绍
经颅磁刺激（TranscranialMagneticStimulation，TMS）是英国谢菲尔大学的Barker等人于1985年首先创立的一种神经系统的磁刺激技术。其基本原理是在刺激线圈中通入时变电流，使线圈周围的空间产生感应磁场，该磁场作用于神经组织产生相应的感应电流，当感应电流超过该区域的神经刺激阈值时，能够使神经细胞去极化，形成诱发电位，从而影响脑内代谢和神经电活动。随着研究的深入和经颅磁刺激技术的发展，用于浅层刺激的圆形线圈、8字线圈已不能满足深部刺激的需求，深部刺激应运而生。H线圈是目前深部刺激线圈研究的一个热点。H线圈的结构复杂，主要利用感应电场矢量叠加的原理，加强在深部靶组织中的感应电场。其设计原则为：底座为主要刺激部分，需要尽量让电流平行切向头皮，最小化非切向头皮的电流部分，以减少在组织交界面的积累电荷，这些积累电荷阻碍并减少电场的渗透深度；而突出回路和连接部分需远离刺激目标区域，减弱对目标区域的影响。对于当前的H线圈而言，在H线圈固定的情况下，其形成的感应磁场分布固定，只能通过调整输出电流控制强度，无法实现对其形成的感应磁场以及在颅内形成的感应电场的局部控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法及装置。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，包括：获取包含边缘系统的真实头部模型；根据所述真实头部模型的外轮廓，建立H线圈模型；在所述H线圈模型的回路部分内侧，建立具有不同物理参数的导电块模型；在所述H线圈模型的底座部分，头部前侧及左右两侧，建立具有不同物理参数的导磁块模型；运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。优选的，所述的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，还包括：判断所述真实头部模型的电场分布是否满足所需要刺激深度、聚焦区域或其他特性：若满足，将所述电场分布作为所述真实头部模型的目标电场分布；若不满足，根据所述导电块模型的物理参数与所述导磁块模型的物理参数同所述真实头部模型的电场分布的内在关系，调整所述导电块模块及所述导磁块模型的相应物理参数，获得所述目标电场分布。优选的，获取包含边缘系统的真实头部模型，具体包括：所述真实头部模型包括真实头部结构模型和真实头部电导率模型；其中，通过磁共振成像或CT数据建立包含边缘系统的所述真实头部结构模型，在有限元分析软件中建立包含边缘系统的所述真实头部电导率模型。优选的，运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布，具体包括：在有限元软件中通过网格划分，将所述真实头部模型、所述H线圈模型分割成有限个单元，建立可进行数值计算的有限元模型；在所述有限元模型上进行加载求解，得到所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。优选的，运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布，还包括：在所述H线圈模型的回路部分加入所述导电块模型，在底座部分加入所述导磁块模型，进行有限元分析求解，得到不同所述导电块模型、所述导磁块模型的物理参数下所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布；进行相关性分析，得到所述导电块模型、所述导磁块模型的物理参数与所述真实头部模型的电场分布的内在关系。通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的装置，包括：获取模块，获取包含边缘系统的真实头部模型；第一建立模块，根据所述真实头部模型的外轮廓，建立H线圈模型；第二建立模块，在所述H线圈模型的回路部分内侧，建立具有不同物理参数的导电块模型；第三建立模块，在所述H线圈模型的底座部分，头部前侧及左右两侧，建立具有不同物理参数的导磁块模型；计算模块，运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。优选的，通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的装置还包括：判断模块，判断所述真实头部模型的电场分布是否满足所需要刺激深度、聚焦区域或其他特性：若满足，将所述电场分布作为所述真实头部模型的目标电场分布；若不满足，根据所述导电块模型的物理参数与所述导磁块模型的物理参数同所述真实头部模型的电场分布的内在关系，调整所述导电块模块及所述导磁块模型的相应物理参数，获得所述目标电场分布。优选的，所述获取模块，具体用于：所述真实头部模型包括真实头部结构模型和真实头部电导率模型；其中，通过磁共振成像或CT数据建立包含边缘系统的所述真实头部结构模型，在有限元分析软件中建立包含边缘系统的所述真实头部电导率模型。优选的，所述第三建立模块，具体用于：在有限元软件中通过网格划分，将所述真实头部模型、所述H线圈模型分割成有限个单元，建立可进行数值计算的有限元模型；在所述有限元模型上进行加载求解，得到所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。优选的，所述第三建立模块，还用于：在所述H线圈模型的回路部分加入所述导电块模型，在底座部分加入所述导磁块模型，进行有限元分析求解，得到不同所述导电块模型、所述导磁块模型的物理参数下所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布；进行相关性分析，得到所述导电块模型、所述导磁块模型的物理参数与所述真实头部模型的电场分布的内在关系。本专利技术通过增加导电块导磁块调控H线圈颅内场分布分布的方法，运用有限元的方法模拟H线圈在真实头模型中产生的颅内场分布情况和深度特性，在H线圈底座部分增加导磁块，在H线圈回路部分增加导电块，通过调整导电块导磁块的电阻率、相对磁导率、厚度、截面积、位置等物理参数，增大颅内对应区域的感应电场强度，并调控聚焦区域；从而实现在H线圈固定的情况下，通过调整外部导电块导磁块模型的物理参数，调控颅内感应电场分布情况，为H线圈优化提供一定的参考与思路。附图说明图1示出了本专利技术实施例1中的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法的具体流程图；图2示出了本专利技术实施例2中的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法的具体流程图；图3示出了本专利技术实施例3中通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的装置的具体结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1本实施例提供通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，用于调控H线圈颅内场分布的装置中。如图1所示，该方法包括以下步骤：S101：获取包含边缘系统的真实头部模型；进一步地，真实头部模型包括真实头部结构模型和真实头部电导率模型；其中，通过磁共振成像或CT数据建立包含边缘系统的所述真实头部结构模型，在有限元分析软件中建立包含边缘系统的所述真实头部电导率模型。S102：根据真实头部模型的外轮廓，建立H线圈模型；进一步地，根据真实头部结构模型的外轮廓，建立与真实头部结构模型的外轮廓契合的H线圈模型；其中，该H线圈模型依据真实头部结构模型的外轮廓建本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，其特征在于，所述方法包括：获取包含边缘系统的真实头部模型；根据所述真实头部模型的外轮廓，建立H线圈模型；在所述H线圈模型的回路部分内侧，建立具有不同物理参数的导电块模型；在所述H线圈模型的底座部分，头部前侧及左右两侧，建立具有不同物理参数的导磁块模型；运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。

【技术特征摘要】
1.通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，其特征在于，所述方法包括：获取包含边缘系统的真实头部模型；根据所述真实头部模型的外轮廓，建立H线圈模型；在所述H线圈模型的回路部分内侧，建立具有不同物理参数的导电块模型；在所述H线圈模型的底座部分，头部前侧及左右两侧，建立具有不同物理参数的导磁块模型；运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。2.根据权利要求1所述的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，还包括：判断所述真实头部模型的电场分布是否满足所需要刺激深度、聚焦区域或其他特性：若满足，将所述电场分布作为所述真实头部模型的目标电场分布；若不满足，根据所述导电块模型的物理参数与所述导磁块模型的物理参数同所述真实头部模型的电场分布的内在关系，调整所述导电块模块及所述导磁块模型的相应物理参数，获得所述目标电场分布。3.根据权利要求1所述的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，其特征在于，获取包含边缘系统的真实头部模型，具体包括：所述真实头部模型包括真实头部结构模型和真实头部电导率模型；其中，通过磁共振成像或CT数据建立包含边缘系统的所述真实头部结构模型，在有限元分析软件中建立包含边缘系统的所述真实头部电导率模型。4.根据权利要求1所述的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，其特征在于，运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布，具体包括：在有限元软件中通过网格划分，将所述真实头部模型、所述H线圈模型分割成有限个单元，建立可进行数值计算的有限元模型；在所述有限元模型上进行加载求解，得到所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布。5.根据权利要求1或4所述的通过导电块导磁块调控H线圈颅内场分布的方法，其特征在于，运用有限元方法模拟所述导电块模型与所述导磁块模型结合下的所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布，还包括：在所述H线圈模型的回路部分加入所述导电块模型，在底座部分加入所述导磁块模型，进行有限元分析求解，得到不同所述导电块模型、所述导磁块模型的物理参数下所述H线圈模型在所述真实头部模型的电场分布；进行相关性分析，得到所述导电块模型、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷涛，王腾飞，刘志朋，王欣，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12