考虑了脑白质各向异性的经颅直流电刺激研究-论文-万方医学网

考虑了脑白质各向异性的经颅直流电刺激研究

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摘要经颅直流电刺激（tDCS）是一项可影响神经元的无创医疗技术，需提供一定电流或者电压对人脑进行刺激，导致电场流经整个大脑区域，对治疗神经和精神性疾病可提供帮助。考虑到安全可靠性，科学家和临床医生曾用有限元法来仿真tDCS过程，该方法由于涉及了复杂的几何外型和边界条件，可提供更精准的结果，故本文选用基于有限元理论的ANSYS软件进行仿真。脑白质各向异性的影响目前没被研究透彻，所以本文的目标是深入观察脑白质各向异性电导率对电场分布的影响。<br>　　为了运算求解快捷，本文建模选取通用的理想三层球模型，并采用相应的便于显示坐标的MNI坐标系空间。最初的研究里，脑白质组织被赋予各向同性的常数电导率值。为了更准确地仿真tDCS过程，本文充分地考虑了大脑皮层中脑白质的各向异性电导率，以Wolters提出的体积约束理论为基础，对第三层头球模型进行分割，提出了一种能体现白质各向异性电导率的建模方法。求解轮廓图结果显示，其中一各向异性模型在第三层场强值与国外研究者所使用的参数接近，优于各向同性模型结果。接着算出关键靶点的场强和电流密度，其结果可为实际应用提供相应的参照。<br>　　为了进一步研究白质的各向异性，将第三层细分为脑脊液、灰质和白质三部分，并建立代表各向异性白质的柱状神经纤维束模型。最后，求解出第三层局部脑组织的电场强度云图与能清晰反映场强数值变化的路径图，并对场强路径图进行了详尽分析，从路径分布图可看出一些云图上不易观察的细微变化。各向异性模型中部纤维束区域，在第2条路径中场强值出现了凸起，第3条路径出现了凹陷，而各向同性模型则呈现较平滑的缓降趋势。结果充分体现了白质各向异性的特征。