经颅磁刺激与磁共振成像联合使用时力与温度场仿真研究

作     者：徐冰瑜 逯迈 XU Bingyu;LU Mai

作者机构：兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 

出 版 物：《生物医学工程学杂志》 (Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2022年第39卷第4期

页      面：685-693页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51867014 51567015)。 

主　　题：经颅磁刺激 磁共振成像 磁刺激线圈 力 温度 

摘      要：当前经颅磁刺激(TMS)已广泛应用于治疗抑郁症、帕金森病等神经系统疾病。为了能实时监测TMS期间大脑的内部活动从而达到更好的治疗效果,研究人员提出了与磁共振成像(MRI)神经成像方法结合使用,两种技术皆以特斯拉级别为单位的磁场达到工作效果,然而强电流、大磁场与小尺寸的结合势必会带来机械和热的不稳定性。本文根据实际情况搭建了MRI静磁场、线圈和人体头部模型,通过有限元仿真软件COMSOL中磁场与传热模块的耦合,得到了TMS-MRI联合使用时磁刺激线圈和头部力与温度的仿真结果。结果表明:在3 T的MRI环境中,线圈上最大力密度可达2.51×10^(9) N/m^(3),外部磁场方向和线圈中电流方向都会影响力分布,且越靠近外部磁场边界受力越大。TMS治疗过程中线圈产生的磁场使大脑组织温度升高约0.16℃,MRI静磁场的存在不会对其造成额外的热效应。本文结果可为制定TMS-MRI技术的使用准则与安全指南提供参考。