学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

三维头部数值模型的建立及DBS电场的分析研究

作　者: 韩婷彦
导　师: 董国亚
学　校: 河北工业大学
专　业: 河北工业大学;生物医学工程
关键词: 医学图像 三维重建 数值模型 脑深部电刺激 电场
分类号: R742.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 5次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种神经系统疾病,其症状主要表现为震颤、反应迟钝、僵直和姿势不稳。目前,外科治疗帕金森病的主要方法是脑深部电刺激术(Deep Brain Stimulation,DBS),并因其手术安全、疗效期长、非破坏性、可逆、可调节及并发症少的特点,现已完全替代了传统损毁术。虽然脑深部电刺激已被证明,可以有效治疗帕金森、癫痫等神经系统疾病,但其具体的作用机制还有待确定。由于手术复杂,对操作人员要求较高,活体研究不很现实。因此,为了更好的研究脑深部电刺激的相关问题,提高其治疗效果,本文构造了DBS有限元模型用以分析在大脑深部植入电极并施加电刺激时,其作用区域的电场分布情况。本文首先利用MIMICS软件,借助二维头颅MRI医学图像数据,经过图像预处理,组织分割,重构真实头部和大脑组织的三维面模型。然后将其面模型以通用格式输出至Geomagic Studio软件,通过创建曲面,曲面拟合等操作,生成三维实体模型,进而通过数值分析软件COMSOL Multiphysics对模型进行网格剖分,最终得到一个可以用于各种数值计算的三维头部数值模型,为后期的DBS电场分析打下坚实的基础。本文的最后,利用前期三维重建所得的头部和大脑的实体模型,在微电极对脑深部组织刺激作用原理的基础下,应用数值分析软件COMSOL构建完整的脑深部电刺激数值模型,分别讨论了单极刺激与双极刺激模式下脑深部电极作用区域的电场分布情况,并对比四层球头模型结果显示在电极附近区域两种模型的电场分布基本一致。同时还分析了双极刺激时电极触点间距对脑部组织刺激强度、刺激范围的关系,从而更深入的了解电刺激参数对脑深部区域的影响,为DBS的临床应用提供了理论依据。经本课题研究,利用逆向工程的思想构建真实头模型,其方法可行,且重建效率高。三维实体模型表面光滑,有利于后期数值模型的网格划分,同时模型的真实感强,轮廓清晰。对真实头模型的DBS电场分布的研究,为提高其治疗效果提供了理论基础。

全文目录


摘要  4-5ABSTRACT  5-8第一章 绪论  8-14  §1-1 课题的研究背景  8-9  §1-2 国内外研究概况  9-12    1-2-1 医学图像三维重建的发展现状  9    1-2-2 逆向工程的发展进程  9-10    1-2-3 头模型的构建方法  10-11    1-2-4 脑深部电刺激的研究现状  11-12  §1-3 研究目的和意义  12-13  §1-4 本文主要工作  13-14第二章 三维头部表面模型的建立  14-24  §2-1 医学成像技术  14-16    2-1-1 医学成像技术简介  14-15    2-1-2 图像分割方法  15-16  §2-2 MIMICS软件介绍  16-19  §2-3 基于MIMICS重建头部三维表面模型  19-23    2-3-1 MRI扫描数据  19    2-3-2 头颅MRI数据导入  19-20    2-3-3 灰度调整  20-21    2-3-4 提取组织边界  21    2-3-5 图像后处理  21-22    2-3-6 重建三维面模型  22-23    2-3-7 生成三角片模型  23  §2-4 小结  23-24第三章 三维头部数值模型的建立  24-30  §3-1 逆向工程软件Geomagic Studio  24-25  §3-2 三维头部实体模型的建立  25-27    3-2-1 头部曲片的划分  25-26    3-2-2 重构头部NURBS曲面  26-27  §3-3 头部三维数值模型的建立  27-29    3-3-1 软件介绍  27-28    3-3-2 建立头脑的数值模型  28-29  §3-4 小结  29-30第四章 脑深部电刺激电场的分析研究  30-42  §4-1 脑深部电刺激术  30-32    4-1-1 脑深部电刺激系统  30-31    4-1-2 脑深部电刺激的靶点  31    4-1-3 脑深部电刺激的作用机制  31-32  §4-2 DBS有限元模型的构建  32-34    4-2-1 DBS电极结构  32-33    4-2-2 建立DBS有限元模型  33-34  §4-3 DBS电场的分析研究  34-41    4-3-1 单极刺激与双极刺激  34-38    4-3-2 双极刺激中电极触点间距对刺激效果的影响  38-39    4-3-3 真实头部模型与球模型的比较  39-41  §4-4 小结  41-42第五章 总结与展望  42-44  §5-1 本文总结  42-43  §5-2 对研究工作的思考与展望  43-44参考文献  44-47致谢  47-48攻读学位期间所取得的相关科研成果  48

相似论文

  1. 真空玻璃的阳极键合密封技术研究,TQ171.1
  2. 电流及电场对结晶器铜板上电镀镍及其合金镀层性能的影响,TQ153.2
  3. 医学超声图像的三维可视化研究,TP391.41
  4. 外加低压稳恒直流电场对兔腹主动脉球囊损伤后舒张功能的影响及其机制研究,R541.4
  5. 基于改进光流场模型的医学图像非刚性配准算法研究及实现,TP391.41
  6. 医学图像的三维可视化算法研究,TP391.41
  7. SOI横向功率器件中的二维场板理论研究,TN386
  8. 基于深度融合和曲面演变的多视点三维重建及其应用,TP391.41
  9. 基于面结构光的物体表面三维重建方法研究与实现,TP391.41
  10. 超大型海上风电浮式平台的水弹性响应分析,P75
  11. 基于双目立体视觉的水下三维重建,TP391.41
  12. 高电压现场施工安全距离报警新技术及样机开发研究,TM81
  13. 冠状动脉递推建模及其应用,R312
  14. 基于全向图与遥感图的建筑物三维重建关键技术研究,TP391.41
  15. 超高压电容器装置电场分布计算研究,TM53
  16. 猫视神经连续切片的计算机三维重建,R338
  17. 医学图像配准和融合的若干研究,TP391.41
  18. 三维网格模型重建与优化系统的研究和开发,TP391.41
  19. 亚波长金属十字孔结构在量子阱红外光探测器应用中的模拟研究,TN215
  20. 温度—水流耦合作用下煤矸石内污染物传输动力学行为研究,X50

中图分类: > 医药、卫生 > 神经病学与精神病学 > 神经病学 > 脑部疾病 > 震颤麻痹综合征
© 2012 www.xueweilunwen.com