提高经颅磁刺激8字形线圈聚焦性的仿真与实验检测

殷 涛，赵 琛，张顺起，等．提高经颅磁刺激８字形线圈聚焦性的仿真与实验检测［Ｊ］．纳米技术与精密工程，２０１５，１３（５）：３１９－３２３．ＹｉｎＴａｏ，ＺｈａｏＣｈｅｎ，ＺｈａｎｇＳｈｕｎｑｉ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｆｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｉｇｕｒｅ－ｏｆ－ｅｉｇｈｔｃｏｉｌｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌｍａｇｎｅｔｉｃ

ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，１３（５）：３１９－３２３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．提高经颅磁刺激８字形线圈聚焦性的仿真与实验检测

殷 涛１，２，赵 琛２，张顺起２，刘志朋２

（１．天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津３０００７２；２．中国医学科学院生物医学工程研究所，天津３００１９２）摘 要：提出一种可提高经颅磁刺激８字形线圈聚焦性的方法，即使用高电导率材料制作的窗口挡板减小线圈感应电场聚焦区域面积，并抑制负峰能量，同时采用高磁导率材料制作的导磁体增强线圈感应电场的正峰能量．建立了盐水槽仿真模型，并结合ＡＮＳＹＳ有限元仿真，分析窗口板和导磁体对８字线圈感应电场分布的影响．分别使用铜和铁氧体制作了与仿真模型一致的窗口板和导磁体，使用盐水槽和ＭａｇｓｔｉｍＲａｐｉｄ２型磁刺激仪验证了仿真结果．结果表明，结合导磁体比单独使用窗口板具有更好的提高８字形线圈聚焦性能的效果．该方法可以灵活运用到经颅磁刺激线圈实际使用过程中，相比设计新型线圈而言，工作量更少，复杂性更低．

关键词：经颅磁刺激；８字形线圈；聚焦性；ＡＮＳＹＳ；感应电场分布；盐水槽模型

中图分类号：Ｒ３１２；Ｒ３１８．６；Ｒ４５４．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－６０３０（２０１５）０５－０３１９－０５

收稿日期：２０１５－０５－０１．

基金项目：国家自然科学基金资助项目（８１１２７００３）；天津市科技支撑计划重点资助项目（１２ＺＣＺＤＳＹ０２０００）．

作者简介：殷 涛（１９６４— ），男，教授．

通讯作者：殷 涛，ｂｍｅ５００＠１６３．ｃｏｍ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＩｍｐｒｏｖｉｎｇＦｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＦｉｇｕｒｅ－ｏｆ－ＥｉｇｈｔＣｏｉｌＵｓｅｄＤｕｒｉｎｇＴｒａｎｓｃｒａｎｉａｌＭａｇｎｅｔｉｃＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ＹｉｎＴａｏ１，２，ＺｈａｏＣｈｅｎ２，ＺｈａｎｇＳｈｕｎｑｉ２，ＬｉｕＺｈｉｐｅｎｇ２

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＯｐｔｏ－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｉｇｕｒｅ－ｏｆ－ｅｉｇｈｔｃｏｉｌ（ＦＯＥ），ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｕａｌｌｙａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＴＭＳ）．Ｉｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ａｈｉｇｈｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｓｈｉｅｌｄｐｌａｔｅｗｉｔｈｗｉｎｄｏｗ（ｓｈｉｅｌｄ）ｉｓｉｎｖｏｌｖｅｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｏｃａｌａｒｅａｏｆｔｈｅｉｎｄｕｃｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｂｙＦＯＥ，ｗｈｉｌｅｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｆｉｔｓｎｅｇａｔｉｖｅｐｅａｋｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ａｈｉｇｈｌｙｐｅｒｍｅａｂｌｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｂｌｏｃｋ（ｂｌｏｃｋ）ｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｉｔｓｐｏｓｉｔｉｖｅｐｅａｋ．Ｆｏｒｔｈｉｓｐｕｒｐｏｓｅ，ａｒｅａｌｉｓｔｉｃｓａｌｉｎｅｔａｎｋｍｏｄｅｌｗａｓｅｓ－ｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｂａｓｅｄｏｎｗｈｉｃｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｖｉａＡＮＳＹＳ，ｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｈｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｂｌｏｃｋｏｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｄｕｃｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｆＦＯＥ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ａｃｏｐｐｅｒｓｈｉｅｌｄａｎｄａｆｅｒｒｉｔｅｂｌｏｃｋｗｅｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｗｉｔｈｓａｌｉｎｅｔａｎｋａｎｄＭａｇｓｔｉｍＲａｐｉｄ２ｄｅｖｉｃｅ．ＲｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌｅａｄｔｏｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔｕｓｉｎｇｓｈｉｅｌｄｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｂｌｏｃｋｃａｎｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅＦＯＥａｂｅｔｔｅｒｆｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｔｈａｎｕｓｉｎｇｔｈｅｓｈｉｅｌｄａｌｏｎｅ．ＴｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄｂｅｅａｓｉｌｙｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇＴＭＳｃｏｉｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｒｅｑｕｉｒｅｓｌｅｓｓｗｏｒｋａｎｄｉｎｖｏｌｖｅｓｌｅｓｓｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｔｈａｎｎｅｗｃｏｉｌｄｅｓｉｇｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｉｇｕｒｅ－ｏｆ－ｅｉｇｈｔｃｏｉｌ；ｆｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＡＮＳＹＳ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ