用于深部位经颅磁刺激的多层偏心8字形线圈的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于经颅磁刺激领域，特别涉及一种用于深部位经颅磁刺激的多层偏心8字形线圈。
【背景技术】
[0002]经烦磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulat1n，TMS)是利用时变脉冲电磁场产生的感应电场作用于大脑中枢神经系统，改变大脑皮质神经细胞的膜电位，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的一种大脑神经领域治疗方法。TMS由英国的Barker等学者于1985年首先创立，具有无痛、无损伤、无X线福射等优点。随着计算机技术的发展，TMS以及重复经颅磁刺激技术(Repeated TMS，rTMS)在认知神经科学、临床神经精神疾病及康复领域获得越来越多的认可。2002年以色列批准进入临床应用，2008年美国食物与药品管理局(FDA)批准使用于抗药物难治性抑郁症。中国国药监械
[2002]302号批准经颅磁刺激器为II类医用电子仪器设备。
[0003]经颅磁刺激设备主要由高压脉冲电源发生器、刺激线圈和控制计算机组成。其工作原理为:控制计算机对高压脉冲电源发生器发出充电/放电指令;充电时高压脉冲电源发生器对内部储能电容充电；放电时储能电容对刺激线圈放电，产生脉冲磁场，作用于脑部，产生感应电场，作用于脑部神经细胞，刺激神经细胞电生理特性，达到治疗目的。
[0004]刺激线圈决定了TMS设备的脉冲磁场特性，并进一步决定了大脑神经作用区域的感应电场特性。目前的TMS设备以平面8字形和圆形线圈为主，刺激深度通常在线圈表面以下20?25_。由于目前临床所用的刺激线圈较浅，通常在25mm以内，无法刺激到大脑皮层的深沟槽部位，更无法刺激到大脑皮质内部诸如海马体等组织，限制了经颅磁刺激的临床应用适应症的范围。纵观目前的TMS技术状况，深部位经颅磁刺激的瓶颈不在于高压脉冲电源部分，而是在于没有实用化的深部位磁刺激线圈，因此TMS业界亟需深部位磁刺激线圈。
[0005]对于深部位磁刺激线圈而言，当深部位产生的感应电场达到膜内阈电位(通常为20?60V/m，Y.Roth etc.J.Clinical Neurophys1l，vol.19，pp.361-370，2002)时，线圈的表面感应电场会很高，例如，当大于300V/m时，过高的感应电场值造成的后果就是患者在头皮部位产生刺痛感，使人无法承受，甚至会带来伤害，因此深部位磁刺激线圈设计要解决的核心问题是线圈表面产生的感应电场和深部位感应电场的比值尽可能地小，衡量深部位磁刺激线圈的指标用比值Ez(X)/Ez(zO)，比值Ez(x)/Ez(zO)越大，说明感应电场随深度衰减的越小。Ez (X)为线圈下深度为X毫米处的感应电场，Ez (zO)为线圈下深度为zO毫米处的感应电场，zO的取值为I Omm或5mm，作为深度方向的参考基准。
[0006]目前临床所用的平面8字形和圆形线圈线圈表面产生的感应电场和深部位感应电场的比值大于6.5倍(以50mm为例)，表面电场值远大于300V/m，因此不适合作为深部磁刺激线圈使用。一种双锥形线圈(double-cone coil)作为对8字形线圈的改进，用于30?40mm的深部位磁刺激。双锥形线圈也存在随深度衰减过快的问题，例如，要实现线圈下50mm处50V/m的感应电场强度，在线圈下1mm处的感应电场强度约为500V/m，这将是难以承受的。以色列的Yiftach Roth于2002年提出了H线圈(Hesed coil)结构，在深度方向上感应电场衰减明显小于8字形线圈，是目前较为认可的深部位磁刺激线圈结构方案。
【发明内容】
[0007]本发明提出一种用于深部位经颅磁刺激的多层偏心8字形线圈，使线圈表面产生的感应电场和深部位感应电场的比值较小，深部位达到阈电位时，线圈表面感应电场处于安全的范围内。
[0008]本发明采用如下技术方案:
[0009]用于深部位经颅磁刺激的多层偏心8字形线圈，由n(n2 2)层线圈组成，沿轴向叠加，最上层的一对线圈相切，组成基础8字形线圈，产生基础磁场和感应电场；以基础8字形线圈的切线为对称轴，下层的线圈成对出现;下面各层线圈中心轴与对称轴的距离依据优化方法确定，下面各层线圈的作用是调节磁场和感应电场，满足深部位磁刺激Ε(ζ0)/Ε(ζ)尽量小的要求。
[0010]确定下层线圈中心位置的优化方法为:
[0011]目标函数:minΕ(ζ0)/Ε(ζ)
[0012]约束条件:lb(r2，n，...，rn) < (?，η，...，rn) < ub(r2，n，...，rn)
[0013]式中，E(zO)为距最下层线圈深度为zO处的8字形线圈中心线上的感应电场，E(z)为距最下层线圈深度为z处的8字形线圈中心线上的感应电场，Ε(ζ0)/Ε(ζ)为二者的比值，优化的目标是使Ε(ζ0)/Ε(ζ)最小;优化变量为(Γ2，Γ3...,Γη)，Γ2，Γ3...，Γη为下层线圈2、线圈3，...，线圈η中心线到8字形中心线的距离，Ib(r2，r3...，rn)和ub(r2，r3...，rn)分别为下边界条件和上边界条件。
[0014]本发明用于深部位经颅磁刺激的多层偏心8字形线圈，特征是:多层布置线圈；第一层构成基础8字形线圈；下面各层线圈沿8字形线圈中心线对称分布，各层线圈中心线与对称轴的距离通过优化方法确定。各层线圈可以在同一平面上布置，也可以相交成一定角度。本发明提到的线圈布置结构和优化方法不仅可以用于深部位颅磁刺激线圈，也可以用于其它特殊场形要求的线圈。
【附图说明】
[0015]图1为用于深部位经颅磁刺激的多层偏心8字形线圈结构图。定义如图中所示的xyz空间直角坐标系，坐标原点为线圈I和线圈I’的切点中心，xoy平面为线圈平面，Z轴垂直于线圈平面。图中整个线圈组件由六个子线圈组成，分别为线圈1、线圈2和线圈3，线圈I’、线圈2’和线圈3’；线圈1、线圈2和线圈3为一组，沿z轴方向分为三层，线圈2在线圈I的下方，线圈3在线圈2的下方，线圈1、线圈2和线圈3的中心轴平行且y坐标相同，X坐标不同，三个线圈通同向电流;线圈I’、线圈2’和线圈3’为另一组，以z轴为中心线，线圈I ’、在X方向上对称，通电电流方向与线圈1、线圈2和线圈3电流方向相反。
[0016]图2根据图1的线圈空间坐标定义，标示了所要优化的线圈参数。R2、R3为线圈2、线圈3中心线到z轴距离，(R2、R3