[发明专利]用于脑神经磁刺激感应电场检测的头部仿真模型

说明书

技术领域

本发明涉及临床医学脑神经刺激治疗技术领域，特别涉及一种用于脑神经磁刺激感应电场检测的头部仿真模型。

背景技术

经颅磁刺激(TMS)是近20年发展起来的一种新的刺激技术，由于磁刺激具有无创，操作简便，相比于电刺激技术具有电安全性好等优势，在神经、精神、心理等领域，尤其是抑郁症，强迫症，帕金森症，癫痫以及创伤后应激障碍等的治疗方面，具有很好的应用前景，成为了近年来研究的热点。

经颅磁刺激装置主要包含了一个储存电荷的电容器和一个传递能量的放电线圈，其基本工作原理是，利用电容器储存电荷，当电容器内的电荷迅速释放时，电流通过刺激线圈，产生的磁场在脑内形成感应电场，当感应电流强度按一定方向达到一定阈值时，可使神经细胞去极化，产生诱发电位，达到治疗或检测神经传导的目的。

由上所述，通过磁刺激在大脑皮层特定区域形成的感应电流，是改变大脑皮层兴奋性，进行脑神经磁刺激治疗的关键因素，感应电场的分布是脑神经磁刺激技术的重要研究内容。目前国内关于脑神经磁刺激开展的研究多为基础的理论仿真研究，对于脑神经磁刺激皮层感应电位的实验研究，由于测量需将检测电极植入人体头内部，将会对人体造成伤害，而通过无创方法检测又难以实现，因此对于脑神经磁刺激大脑皮层电位信号的直接检测等相关实验，需要借助仿体模型进行。目前使用的仿体模型结构相对简单，如单一介质的半无限边界条件，使用盐水槽作为电磁波传播介质进行实验测量，或采用简单的球形容器放入一定量生理盐水，模拟单层的球形边界条件进行实验。然而，真实人体头部的组织结构较为复杂，各层组织具有不同的电导、介电参数，使用上述模型进行磁刺激实验研究，对真实人体大脑皮层的模拟精度较低，实验结果与真实人脑刺激结果误差较大。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于脑神经磁刺激感应电场检测的头部仿真模型，该仿真模型更加接近于人体头部实际条件，模拟真实人体大脑的精度高，用其进行磁刺激实验研究，实验结果与真实人脑刺激结果相比误差小。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于脑神经磁刺激感应电场检测的头部仿真模型，包括设置有开口的球体结构，所述球体结构包括外面的头皮仿体层、位于头皮仿体层里面的头骨仿体层，在头骨仿体层内填充有大脑皮层组织仿体溶液，所述头皮仿体层和头骨仿体层之间填充有与头皮仿体层的电导率和相对介电常数相同的胶体层；在磁刺激频段1-10kHz范围内，所述头皮仿体层的电导率为8.1×10^-2-5×10^-1S/m，相对介电常数为2.9×10⁴-3.2×10⁴，所述头骨仿体层的电导率为5.0×10^-3-2.5×10^-2S/m，相对介电常数为5.2×10²-2.7×10³，所述大脑皮层组织仿体溶液的电导率9.9×10^-2-5.2×10^-1S/m，相对介电常数为2.2×10⁴-1.6×10⁵。

所述头皮仿体层由液态硅橡胶加入质量比为5％-10％铝酸钇和5.5％-30％的SnO2高温混炼，入模硫化制成。

所述头骨仿体层由钛酸钡加入质量比为1％-7％的乙炔黑混合，烧结后制成。

所述大脑皮层组织仿体溶液是由质量比为40％-45％的糖溶液加入质量比为0.01％-0.15％的氯化钾粉末混合制成。

所述胶体层是由浓度为0.15％-0.3％的琼脂加热后，加入质量比为1％-28％的NaCl混匀，冷却制成。

该仿真模型还设置有可调整的固定装置，所述固定装置包括与头皮仿体层固接的横梁，所述横梁通过连接块与立柱相连，所述立柱下面连接有底座；所述连接块上设置有与横梁连接的水平孔和与立柱连接的垂直孔，所述水平孔上设置有用于压紧横梁的螺栓，所述垂直孔上设置有用于压紧立柱的螺栓。

所述固定装置采用玻璃纤维材料制成。