高聚焦性双梯形双层经颅磁线圈的设计

作     者：靳贵平 杨思思 涂治红 徐向民 邢晓芬 JIN Guiping;YANG Sisi;TU Zhihong;XU Xiangmin;XING Xiaofen

作者机构：华南理工大学电子与信息学院广东广州510641 

出 版 物：《郑州大学学报（工学版）》 (Journal of Zhengzhou University（Engineering Science）)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：119-125页

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 071011[理学-生物物理学] 0710[理学-生物学] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 07[理学] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

基　　金：广东省自然科学基金资助项目(2023A1515010860) 

主　　题：电磁感应 聚焦度 经颅磁刺激 Sim4Life 真实脑模型 

摘      要：基于聚焦性能对经颅磁线圈的影响,针对聚焦型线圈商用不足的问题,设计一种具有高聚焦性的单通道双梯形双层线圈。首先使用球头模型分析不同尺寸、相同结构的线圈性能,得到较优的线圈尺寸;为进一步提升聚焦度,再以中尺寸线圈为研究目标,探讨五种不同结构的双层线圈与两种商用8字形线圈的性能差异,得到最优线圈的结构;最后使用50组存在个体差异性的真实脑模型进行仿真验证,分析球头模型结果的可靠性。仿真结果表明:使用球头模型时,优化后的新型线圈对比70 mm figure-8 coil的聚焦度提升了69.48%,刺激深度减少了27.18%;对比25 mm figure-8 coil的聚焦度提升了44.78%,刺激深度减少了8.5%;使用50组真实脑模型时,优化后的新型线圈对比70 mm figure-8 coil的聚焦度提升了62.07%,刺激深度减少了25.71%;对比25 mm figure-8 coil的聚焦度提升了39.49%,刺激深度减少了9.5%。两种模型仿真数据结果趋于一致,证实了仿真可靠性的同时也证明了新型线圈具有更强的刺激强度和聚焦度,能大大提升TMS治疗的安全性,减少不适感,同时单通道设计易于实现,具有较高的性能优势。