CN115762303A - 经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，包括：基于人口头部模型库选取人体头部模型，并基于人体头部模型构建坐标系，且基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈；基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激；对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析。实现增加刺激深度和减少聚焦面积，进一步获得更准确的经颅磁刺激的电磁输出信号，保障了经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统搭建以及模拟的准确率，为治疗脑部疾病提供了极大的便利与保障。
Description
技术领域
本发明涉及经颅磁刺激的磁刺激线圈电磁场模拟技术领域，特别涉及一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法。
背景技术
目前，经颅磁刺激是一种利用外部磁场在头部诱导感应电场来治疗疾病的新兴医疗技术，被誉为二十一世纪四大脑科学技术，被越来越多国家研究和使用；尤其在治疗癫痫症、抑郁症等方面有大效果，次级线圈作为电生磁的主要部件，其几何结构对颅内激发场的分布及其重要，次级线圈从最初圆形线圈、发展到具有一定聚焦度的8字形线圈，到现如今各式各样的线圈，其研究目的无异于增加刺激深度和减小聚焦面积，因为到现如今，许多神经类疾病还未找到其发病原因，有的发病原因是由于颅内某一区域神经细胞活性降低，对刺激场进行更好的有效分析，有助于对未来许多神经类疑难杂症进行更好的解决；
但是，目前并没有成熟的技术能够对不同几何结构的次级线圈的刺激深度和聚焦面积进行准确可靠的分析，且无法在对神经类疾病治疗对准确可靠的定位次级线圈的位置以及刺激源的大小，从而导致刺激不准确，治疗效果不佳；
因此，本发明提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法。
发明内容
本发明提供经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，用以通过根据人体头部模型搭建不同几何结构的次级线圈，并通过刺激线圈进行电流刺激，便于对不同几何结构的次级线圈进行模拟和调节，实现增加刺激深度和减少聚焦面积，进一步获得更准确的经颅磁刺激的电磁输出信号，保障了经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统搭建以及模拟的准确率，为治疗脑部疾病提供了极大的便利与保障。
本发明提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，包括：
步骤1：基于人口头部模型库选取人体头部模型，并基于人体头部模型构建坐标系，且基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈；
步骤2：基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激；
步骤3：对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤1中，基于人口头部模型库选取人体头部模型，包括：
获取经颅磁的刺激任务，并基于刺激任务确定待调取人体头部模型的性别以及年龄段，且基于性别以及年龄段从人口头部模型库确定待调取脑部组织模型；
获取人体脑部的结构特征，并基于结构特征确定人体头部模型的目标组织构成，且基于目标组织构成对待调取脑部组织模型进行筛选，确定人体脑部对应的目标组织模型，其中，目标组织模型包括七部分组织模型；
基于人体脑部的结构特征确定目标组织模型的相对位置关系，并基于相对位置关系对目标组织模型进行整合，得到最终的人体头部模型。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤1中，基于人体头部模型构建坐标系，包括：
获取选取的人体头部模型，并基于预设仿真软件对人体头部模型进行第一三维建模，且基于建模结果得到人体头部模型的目标尺寸；
基于目标尺寸确定人体头部模型的横向宽度以及纵向宽度，并基于横向宽度以及纵向宽度确定人体头部模型的目标中心位置；
基于预设仿真软件构建三维直角坐标系，并将三维直角坐标系的原点与人体头部模型的目标中心位置进行纵向对齐；
基于对齐结果确定三维直角坐标系与人体头部模型的间隔距离，并基于间隔距离对三维直角坐标系的位置进行修正，完成对坐标系的构建。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤1中，基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈，包括：
获取待搭建次级线圈搭建的几何结构特征，并基于预设仿真软件分别对不同几何结构特征对应的次级线圈进行第二三维建模，其中，几何结构特征为三种，包括圆形、8字形以及双锥形；
确定不同几何结构特征对应的次级线圈的预设目标尺寸，并基于构建的坐标系根据预设目标尺寸对不同几何结构特征的次级线圈的尺寸进行第一修正；
基于修正结果确定不同几何结构特征的次级线圈与坐标系的目标位置关系，并基于目标位置关系对不同几何结构特征的次级线圈的位置进行第二修正，完成对不同几何结构的次级线圈的搭建。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，完成对不同几何结构的次级线圈的搭建，包括：
获取对不同几何结构的次级线圈的搭建结果，并基于搭建结果对不同几何结构特征的次级线圈设定模拟测试顺序；
基于设定结果分别对不同几何结构的次级线圈添加目标标签，并将目标标签进行记录存储，得到模拟测试记录表；
对模拟测试记录表进行存储，并基于存储结果对不同几何结构他的次级线圈的模拟测试流程进行参数配置，完成对不同几何结构的次级线圈测试流程顺序的设定。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤2中，基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激，包括：
获取搭建的不同几何结构的次级线圈以及人体头部模型，并分别将不同几何结构的次级线圈与人体头部模型进行结合，得到不同整体模组，且分别确定对不同整体模组的网格划分规格；
对不同整体模组中人体头部模型和相应次级线圈进行几何拓扑，并根据几何拓扑结果分别确定人体头部模型和次级线圈的特征边和特征节点；
基于构建的坐标系将人体头部模型和次级线圈的对应的特征边和特征节点进行关联且对齐，并基于对齐结果确定对不同整体模组的网格布局模式，且基于不同整体模组的网格划分规格对网格尺寸进行控制；
基于控制结果生成预览网格，并当预览网格中定人体头部模型和次级线圈的特征边和特征节点存在位置偏差时，基于偏差尺寸对预览网格进行修正，完成对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，完成对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分，包括：
获取对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分结果，并当网格划分结果满足预设要求时，基于管理终端向预设电容器发送释放刺激源指令，其中，释放刺激源指令携带有电流取值；
基于释放刺激源指令确定时变电流的目标取值，同时，基于对不同几何结构的次级线圈的模拟测试顺序确定向不同几何结构的次级线圈释放时变电流的先后顺序，并将时变电流的目标取值设定为第一定量；
基于经颅磁的刺激任务确定向不同几何结构的次级线圈释放时变电流的目标时长，并将目标时长设定为第二定量；
基于定量设定结果根据先后顺序依次向不同几何结构的次级线圈释放目标时长的目标取值的时变电流，完成电流刺激。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤3中，对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析，包括：
基于不同几何结构的次级线圈对时变电流进行释放后，分别设定对人体头部模型和次级线圈对应的网格的遍历步长，且基于遍历步长实时监测网格中人体头部模型中各组织部位在不同几何结构的次级线圈的电流刺激下产生的刺激反应信息，其中，刺激反应信息为人体头部模型中各组织部位的细胞膜电位；
基于划分的网格确定人体头部模型中各组织部位与产生的刺激反应信息的目标对应关系，并基于目标对应关系分别对组织部位和对应的刺激反应信息添加数据标识；
基于预设数据库调取初始数据记录表，并基于数据标识将人体头部模型中各组织部位与对应的刺激反应信息在初始数据记录表中进行批次记录，得到目标数据记录表，其中，每一几何结构的次级线圈对应一张目标数据记录表。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，得到目标数据记录表，包括：
获取对人体头部模型中各组织部位以及对应的刺激反应信息的记录结果，并基于记录结果确定人体头部模型中各组织部位的目标种类集合；
基于目标种类集合从预设参数数据库中调取各组织部位对应的电导率以及介电常数，并基于获取结果向预设求解器发送参数配置指令；
基于参数配置指令将各组织部位对应的电导率以及介电常数在预设求解器中进行配置，得到最终的预设求解器。
优选的，一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，得到最终的预设求解器，包括：
获取对人体头部模型中各组织部位与对应的刺激反应信息的记录信息，并基于记录信息将各组织部位在不同几何结构下产生的刺激反应信息输入最终的预设求解器，且基于最终的预设求解器对刺激反应信息进行解析；
基于解析结果得到不同组织部位在电流刺激下的产生的膜内外电压，并基于膜内外电压确定不同组织部位的膜电位，且在膜电位超出预设阈值时，得到不同组织部位的细胞放电值；
将细胞放电值与预设刺激效果比对表进行比较，得到不同组织部位在不同几何结构的次级线圈刺激下的磁刺激效果，并当磁刺激效果不满足预设要求时，对相应几何结构的次级线圈的位置以及时变电流值进行调试，直至刺激效果满足预设要求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法的流程图；
图2为本发明实施例中经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法中步骤1的流程图；
图3为本发明实施例中经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法中步骤2的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，如图1所示，包括：
步骤1：基于人口头部模型库选取人体头部模型，并基于人体头部模型构建坐标系，且基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈；
步骤2：基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激；
步骤3：对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析。
该实施例中，人口头部模型库是提前设定好的，用于存储人体头部模型包含的各组织部分，具体可以是头颅模型、小脑模型、脑脊液模型、灰质模型、皮肤模型、颅骨模型、脑质模型以及白质模型七部分组织模型。
该实施例中，基于人体头部模型构建坐标系目的是为了确定次级线圈与人体头部模型的相对位置，从而便于确保次级线圈能够对人体头部模型进行准确有效的刺激。
该实施例中，不同几何结构指的是次级线圈在人体头部模型上方呈现的形态，具体可以是圆形线圈、8字形线圈以及双锥形线圈。
该实施例中，次级线圈指的是与人体头部模型相靠近的线圈，目的是为了通过电流对人体脑部模型进行电流刺激，从而实现对人体头部模型中脑组织细胞膜电位的变化情况进行监测，实现对次级线圈进行模拟和调节。
该实施例中，对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分目的是为了确定人体头部模型中各区域对次级线圈的相对位置关系，从而便于确定人体头部模型在不同几何结构的次级线圈的刺激下的脑部活动情况，目的是为了确保分析结果更加准确。
该实施例中，基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激指的是通过圆形线圈、8字形线圈以及双锥形线圈分别对相同的人体头部模型进行电流刺激，从而便于确定不同几何机构的次级线圈对人体头部模型的次级效果，其中，电流刺激指的是改变次级线圈中的电流从而实现对人体头部模型中各组织的脑活动情况进行刺激。
该实施例中，刺激反应信息指的是脑组织细胞膜电位，膜电位有相应的放电阈值，刺激在颅内产生的感应电场会改变膜内外的带电离子流通情况，进而改变膜内外电压平衡，当膜电位超过放电阈值时，细胞才会进行放电，传递信息，磁刺激才有效。
该实施例中，预设求解器是提前设定好的，用于对人体头部模型在不同几何机构的次级线圈的电流刺激下的刺激反应信息进行分析，从而便于对次级线圈的位置进行几何结构进行调整。
该实施例中，基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析目的是为了确定不同几何结构的次级线圈在相同的电流刺激下对相同的人体头部模型的磁刺激效果，从而便于实现对次级线圈的调整。
该实施例中，整个系统测试是通过仿真软件进行测试的，且每一种几何结构的次级线圈在进行测试时都需要进行一次建模仿真，从而便于确定不同几何结构的次级线圈对人体脑部的磁刺激情况，其中，仿真软件具体可以是SimNIBS。
上述技术方案的有益效果是：通过根据人体头部模型搭建不同几何结构的次级线圈，并通过刺激线圈进行电流刺激，便于对不同几何结构的次级线圈进行模拟和调节，实现增加刺激深度和减少聚焦面积，进一步获得更准确的经颅磁刺激的电磁输出信号，保障了经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统搭建以及模拟的准确率，为治疗脑部疾病提供了极大的便利与保障。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤1中，基于人口头部模型库选取人体头部模型，包括：
获取经颅磁的刺激任务，并基于刺激任务确定待调取人体头部模型的性别以及年龄段，且基于性别以及年龄段从人口头部模型库确定待调取脑部组织模型；
获取人体脑部的结构特征，并基于结构特征确定人体头部模型的目标组织构成，且基于目标组织构成对待调取脑部组织模型进行筛选，确定人体脑部对应的目标组织模型，其中，目标组织模型包括七部分组织模型；
基于人体脑部的结构特征确定目标组织模型的相对位置关系，并基于相对位置关系对目标组织模型进行整合，得到最终的人体头部模型。
该实施例中，刺激任务指的是经颅磁要进行的测试目的，具体可以是测试不同几何结构的次级线圈对人体头部模型的磁刺激效果。
该实施例中，待调取人体头部模型指的是需要从人体头部模型库种调取的头部模型种类。
该实施例中，人口头部模型库是提前设定好的，内部存储有50个独特的头部模型。
该实施例中，待调取脑部组织模型指的是根据待调取人体头部模型的性别以及年龄段对人口头部模型库中的人体头部模型进行筛选后的人体头部模型包含的组织，具体可以是头颅、小脑、脑脊液、灰质、皮肤、颅骨、脑质以及白质。
该实施例中，结构特征指的是人体脑部种包含的组织类型。
该实施例中，目标组织构成指的是每个人体头部都必须包含的细胞组织，具体是头颅、小脑、脑脊液、灰质、皮肤、颅骨、脑质以及白质。
该实施例中，目标组织模型指的是人体头部包含的目标组织构成对应的模型，通过将不同组织对应的模型进行整合，实现对人体头部模型的获取。
该实施例中，相对位置关系指的是人体头部中各目标组织模型之间的连接关系，从而便于对各目标组织模型进行整合，实现对人体头部模型的获取。
该实施例中，将目标组织模型进行整合是通过仿真软件进行组合的。
上述技术方案的有益效果是：通过获取经颅磁的刺激任务实现对待调取人体头部模型的性别以及年龄段进行准确锁定，其次，通过确定的年龄段实现对人口头部模型库中的人体头部模型进行筛选，得到满足刺激任务对应的头部模型，最后，通过根据人体头部的结构特征从筛选后得到的头部模型中选取人体头部模型包含的目标组织模型，并将目标组织模型进行整合，实现对最终的人体头部模型进行准确有效的获取，为实现对不同几何结构的次级线圈进行模拟和调节提供了便利。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，如图2所示，步骤1中，基于人体头部模型构建坐标系，包括：
步骤101：获取选取的人体头部模型，并基于预设仿真软件对人体头部模型进行第一三维建模，且基于建模结果得到人体头部模型的目标尺寸；
步骤102：基于目标尺寸确定人体头部模型的横向宽度以及纵向宽度，并基于横向宽度以及纵向宽度确定人体头部模型的目标中心位置；
步骤103：基于预设仿真软件构建三维直角坐标系，并将三维直角坐标系的原点与人体头部模型的目标中心位置进行纵向对齐；
步骤104：基于对齐结果确定三维直角坐标系与人体头部模型的间隔距离，并基于间隔距离对三维直角坐标系的位置进行修正，完成对坐标系的构建。
该实施例中，预设仿真软件是提前设定好的，用于对人体头部模型以及不同几何结构的次级线圈进行三维建模，且对建模后的次级线圈以及人体头部模型进行分析。
该实施例中，第一三维建模指的是选取的人体头部模型进行三维建模，从而便于对不同几何结构的次级线圈对人体头部模型的磁次级效果进行测试。
该实施例中，目标尺寸指的是人体头部模型的长度、宽度以及高度等。
该实施例中，横向宽度指的是人体头部模型的宽度。
该实施例中，纵向宽度指的是人体头部模型的长度。
该实施例中，目标中心位置指的是人体头部模型中最大横向宽度和最大纵向宽度的交点。
该实施例中，间隔距离指的是三维直角坐标系与人体头部模型之间的距离，具体是三维直角坐标系位于人体头部模型的上方，且二者之间的距离为10mm。
上述技术方案的有益效果是：通过预设仿真软件对获取到的人体头部模型进行三维建模，并根据建模结果确定人体头部模型的目标尺寸，且根据目标尺寸实现对人体头部模型的目标中心位置进行确定，从而实现根据目标中心位置对三维直角坐标系进行准确有效的构建，实现进行磁刺激时，对人体头部模型以及次级线圈的位置进行准确有效的把控，从而保障了对人体头部模型的磁次级的效果，杜绝其他影响因素，确保经颅磁刺激下的电磁输出信号的准确性。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤1中，基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈，包括：
获取待搭建次级线圈搭建的几何结构特征，并基于预设仿真软件分别对不同几何结构特征对应的次级线圈进行第二三维建模，其中，几何结构特征为三种，包括圆形、8字形以及双锥形；
确定不同几何结构特征对应的次级线圈的预设目标尺寸，并基于构建的坐标系根据预设目标尺寸对不同几何结构特征的次级线圈的尺寸进行第一修正；
基于修正结果确定不同几何结构特征的次级线圈与坐标系的目标位置关系，并基于目标位置关系对不同几何结构特征的次级线圈的位置进行第二修正，完成对不同几何结构的次级线圈的搭建。
该实施例中，待搭建次级线圈指的是需要通过预设仿真软件进行建模仿真的次级线圈。
该实施例中，几何结构特征指的是不同待搭建次级线圈的形状特点。
该实施例中，预设仿真软件是提前设定好的，具体可以是SimNIBS。
该实施例中，第二三维建模指的是通过预设仿真软件对不同几何结构特征饿次级线圈进行建模，从而便于检测不同几何结构特征的次级线圈对人体头部模型的磁次级效果。
该实施例中，预设目标尺寸是提前设定好的，具体可以是圆形线圈半径为45mm，周长为90cm，8字形线单个圆形线圈半径为22.5mm，总周长也是90cm，双锥形线圈就是在8字形线圈的基础上弯曲，夹角为120°，且弯曲方向向头部模型方向弯曲，是为了与头部模型更加贴合。
该实施例中，第一修正指的是对不同几何结构特征的次级线圈的半径以及周长进行修正。
该实施例中，目标位置关系是用于表征不同几何结构的次级线圈在坐标系中的位置关系，具体可以是圆形线圈和8字形线圈位于坐标系上，双锥线圈顶点位于坐标系以上7.25mm。
该实施例中，第二修正指的是对坐标系中不同几何结构特征的次级线圈的位置进行修正，从而确保对人体头部模型的磁次级更加有效。
上述技术方案的有益效果是：通过确定待搭建的次级线圈的几何结构特征，实现根据几何结构特征对不同形状的次级线圈进行准确有效的三维建模，同时，根据预设尺寸要求以及位置要求对坐标系中不同几何结构特征的次级线圈的尺寸以及位置进行修正，从而保障了对次级线圈搭建的准确率，保障了对人体头部模型进行磁刺激的准确率，确保人体头部模型在磁刺激下输出的电磁信号的准确性。
实施例5：
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，完成对不同几何结构的次级线圈的搭建，包括：
获取对不同几何结构的次级线圈的搭建结果，并基于搭建结果对不同几何结构特征的次级线圈设定模拟测试顺序；
基于设定结果分别对不同几何结构的次级线圈添加目标标签，并将目标标签进行记录存储，得到模拟测试记录表；
对模拟测试记录表进行存储，并基于存储结果对不同几何结构他的次级线圈的模拟测试流程进行参数配置，完成对不同几何结构的次级线圈测试流程顺序的设定。
该实施例中，模拟测试顺序指的是对不同几何结构的次级线圈对人体头部模型的模拟测试的先后顺序进行设定，从而便于依次确定不同几何结构的线圈对人体头部模型的磁次级效果。
该实施例中，目标标签是用于标记不同几何结构的次级线圈的模拟测试顺序的标记标签，通过该标签可确定相应次级线圈对应的模拟测试顺序。
该实施例中，模拟测试记录表指的是对不同几何结构的次级线圈的模拟测试顺序进行记录后得到的记录表。
该实施例中，参数配置指的是对预设仿真软件中对不同几何结构的次级线圈的测试顺序进行配置，从而便于实现测试过程中的智能化。
上述技术方案的有益效果是：通过确定对不同几何结构的次级线圈的模拟测试顺序，并根据模拟测试顺序对不同的次级线圈添加目标标签，且根据添加结果对不同几何结构的次级线圈的模拟测试流程进行参数配置，从而保障了对不同几何机构的次级线圈测试的有序性，也便于对不同几何结构的次级线圈对人体头部模型的次级效果进行管理和分析。
实施例6：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，如图3所示，步骤2中，基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激，包括：
步骤301：获取搭建的不同几何结构的次级线圈以及人体头部模型，并分别将不同几何结构的次级线圈与人体头部模型进行结合，得到不同整体模组，且分别确定对不同整体模组的网格划分规格；
步骤302：对不同整体模组中人体头部模型和相应次级线圈进行几何拓扑，并根据几何拓扑结果分别确定人体头部模型和次级线圈的特征边和特征节点；
步骤303：基于构建的坐标系将人体头部模型和次级线圈的对应的特征边和特征节点进行关联且对齐，并基于对齐结果确定对不同整体模组的网格布局模式，且基于不同整体模组的网格划分规格对网格尺寸进行控制；
步骤304：基于控制结果生成预览网格，并当预览网格中定人体头部模型和次级线圈的特征边和特征节点存在位置偏差时，基于偏差尺寸对预览网格进行修正，完成对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分。
该实施例中，不同整体模组指的是分别将不同几何结构的次级线圈与人体头部模型进行捆绑，即每一个几何结构的次级线圈与人体头部模型为一个整体，便于对该整体进行网格划分，从而便于实现对人体头部模型中不同组织部位的磁刺激效果进行确认。
该实施例中，网格划分规格是针对不同几何结构的次级线圈设定的，具体可以是1.296Mcell、1.135Mcell、1.135Mcell，可根据具体情况进行调整。
该实施例中，几何拓扑指的是改变次级线圈和人体头部模型的状态或是相对位置关系，确定随之改变以及不改变的特征点和边界。
该实施例中，特征边指的是人体头部模型和次级线圈相对应的边界。
该实施例中，特征节点指的是人体头部模型和次级线圈相对应的位置点，目的是为了对次级线圈和人体头部模型进行统一的网格划分。
该实施例中，网格布局模式是用于表征对次级线圈和人体头部模型继续宁网格划分的方法或策略。
该实施例中，网格尺寸指的是每一网格对应的长度以及宽度。
该实施例中，预览网格指的是根据网格布局模式以及网格划分规格对人体头部模型和次级线圈进行预演练后得到的划分网格。
上述技术方案的有益效果是：通过将不同几何结构的次级线圈与人体头部模型进行整合，并对整合后得到的整体模组进行分析，实现在坐标系下将人体头部模型以及次级线圈进行关联且对齐，从而为实现对次级线圈和人体头部模型进行网格划分提供了便利与保障，最后，通过确定网格布局模式以及网格尺寸，实现对最终的网格进行准确可靠的划分，且根据划分后的人体头部模型和次级线圈的位置偏差尺寸对网格进行修正，从而为实现对人体头部模型中各组织部位在电流刺激下的刺激效果进行准确有效的把握，确保得到的电磁输出信号的准确性。
实施例7：
在实施例6的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，完成对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分，包括：
获取对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分结果，并当网格划分结果满足预设要求时，基于管理终端向预设电容器发送释放刺激源指令，其中，释放刺激源指令携带有电流取值；
基于释放刺激源指令确定时变电流的目标取值，同时，基于对不同几何结构的次级线圈的模拟测试顺序确定向不同几何结构的次级线圈释放时变电流的先后顺序，并将时变电流的目标取值设定为第一定量；
基于经颅磁的刺激任务确定向不同几何结构的次级线圈释放时变电流的目标时长，并将目标时长设定为第二定量；
基于定量设定结果根据先后顺序依次向不同几何结构的次级线圈释放目标时长的目标取值的时变电流，完成电流刺激。
该实施例中，预设要求是提前设定好的，用于表征对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分的标准以及要求划分的结果。
该实施例中，预设电容器是提前设定好的，用于释放电流。
该实施例中，时变电流指的是电流的方向会随时间的发展发生改变的电流。
该实施例中，目标取值指的是时变电路的电流值大小。
该实施例中，第一定量指的是对不同几何结构的次级线圈提供的时变电流的取值相同。
该实施例中，目标时长指的是向次级线圈提供时变电流的时间长度。
该实施例中，第二定量指的是向不同次级线圈提供时变电流的时长长度是相同的。
上述技术方案的有益效果是：通过对网格划分结果进行判定，实现在网格划分结果满足要求时，生成相应的电流刺激源，并对不同几何结构的次级线圈的时变电流的目标取值以及释放的目标时长进行限定，从而实现通过次级线圈向人体头部模型进行相应的电流次级，保障了不同几何结构的次级线圈对人体头部模型的磁次级效果，从而便于对次级线圈进行相应的调节，为治疗脑部疾病提供了极大的便利与保障。
实施例8：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，步骤3中，对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析，包括：
基于不同几何结构的次级线圈对时变电流进行释放后，分别设定对人体头部模型和次级线圈对应的网格的遍历步长，且基于遍历步长实时监测网格中人体头部模型中各组织部位在不同几何结构的次级线圈的电流刺激下产生的刺激反应信息，其中，刺激反应信息为人体头部模型中各组织部位的细胞膜电位；
基于划分的网格确定人体头部模型中各组织部位与产生的刺激反应信息的目标对应关系，并基于目标对应关系分别对组织部位和对应的刺激反应信息添加数据标识；
基于预设数据库调取初始数据记录表，并基于数据标识将人体头部模型中各组织部位与对应的刺激反应信息在初始数据记录表中进行批次记录，得到目标数据记录表，其中，每一几何结构的次级线圈对应一张目标数据记录表。
该实施例中，遍历步长指的是对网格进行单次分析和数据查找的长度，从而实现对整个网格中不同组织部位的次级反应信息进行监测和获取。
该实施例中，细胞膜电位指的是人体头部模型中各组织部位的细胞在磁刺激下膜内外电压的压差。
该实施例中，目标对应关系指的是同一网格中组织部位与对应的刺激反应信息的对应关系，目的是为了将相同组织部位在不同几何结构的次级线圈次级下产生的刺激反应信息进行准确有效的记录，也便于对不同组织部位的磁刺激效果进行分析。
该实施例中，数据标识是为了将同一网格中的组织部位以及对应的刺激反应信息进行标记，从而便于在分析磁刺激效果时，准确有效的确定各组织部位的磁刺激情况。
该实施例中，预设数据库是提前设定好的，内部存储有多种数据记录表。
该实施例中，初始数据记录表指的是从预设数据库中调取到的数据记录模板，用于对各组织部位以及对应的刺激反应信息进行记录。
该实施例中，批次记录指的是将每一几何结构的次级线圈刺激下，各组织部位以及对应的刺激反应信息进行单独记录，即，每一几何结构的次级线圈对应一个数据记录表，且该数据记录表中包含的不同组织部位的刺激反应信息。
该实施例中，目标数据记录表指的是将不同组织部位以及对应的刺激反应信息在初始数据记录表中进行记录后得到的数据表。
上述技术方案的有益效果是：通过对人体头部模型和次级线圈对应的网格的设定遍历步长，实现对人体头部模型中不同组织部位以及对应的刺激反应信息进行准确有效的获取，同时从预设数据库中调取相应的初始数据记录表，实现对不同几何结构的刺激线圈的磁刺激下不同组织部位以及对应的刺激反应信息进行准确有效的记录，为实现对不同几何结构的次级线圈的磁刺激效果进行分析提供了便利与保障，确保经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统搭建以及模拟的准确率。
实施例9：
在实施例8的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，得到目标数据记录表，包括：
获取对人体头部模型中各组织部位以及对应的刺激反应信息的记录结果，并基于记录结果确定人体头部模型中各组织部位的目标种类集合；
基于目标种类集合从预设参数数据库中调取各组织部位对应的电导率以及介电常数，并基于获取结果向预设求解器发送参数配置指令；
基于参数配置指令将各组织部位对应的电导率以及介电常数在预设求解器中进行配置，得到最终的预设求解器。
该实施例中，目标种类集合指的是人体头部模型中包含的组织种类，具体可以是小脑、大脑等。
该实施例中，预设参数数据库是提前设定好的，用于存储不同组织对应的导电率以及介电常数。
该实施例中，参数配置指令是在预设求解器中对各组织部位对应的导电率以及介电常数进行添加，从而便于确保通过预设求解器对不同组织部位的磁刺激效果进行准确有效的分析。
上述技术方案的有益效果是：通过确定人体头部模型中包含的组织部为的种类集合，实现从预设参数数据库中调取各组织部位对应的电导率以及介电常数，并对预设求解器进行相应的参数配置，保障了通过预设求解器对各组织部位的磁刺激效果进行分析的准确率，进一步获得更准确的经颅磁刺激的电磁输出信号，保障了经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统搭建以及模拟的准确率，为治疗脑部疾病提供了极大的便利与保障。
实施例10：
在实施例9的基础上，本实施例提供了一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，得到最终的预设求解器，包括：
获取对人体头部模型中各组织部位与对应的刺激反应信息的记录信息，并基于记录信息将各组织部位在不同几何结构下产生的刺激反应信息输入最终的预设求解器，且基于最终的预设求解器对刺激反应信息进行解析；
基于解析结果得到不同组织部位在电流刺激下的产生的膜内外电压，并基于膜内外电压确定不同组织部位的膜电位，且在膜电位超出预设阈值时，得到不同组织部位的细胞放电值；
将细胞放电值与预设刺激效果比对表进行比较，得到不同组织部位在不同几何结构的次级线圈刺激下的磁刺激效果，并当磁刺激效果不满足预设要求时，对相应几何结构的次级线圈的位置以及时变电流值进行调试，直至刺激效果满足预设要求。
该实施例中，膜内外电压指的是磁刺激在颅内产生的感应电场会改变膜内外的带电离子流通情况，进而改变膜内外电压平衡，从而产生膜内外电压。
该实施例中，预设阈值是提前设定好的，用于表征不同组织部位中细胞放电的最低膜电位值。
该实施例中，细胞放电值指的是膜电位超过放电阈值时，细胞才会进行放电，即细胞放电时的电流值。
该实施例中，预设刺激效果比对表是提前设定好的，用于记录不同放电值对应的磁刺激效果。
该实施例中，刺激深度和聚焦面积指的是不同组织部位在磁刺激下传递喜喜的有效性以及在针对某一组织部位进行磁刺激时，其他不需要进行磁刺激治疗的部位受到影响的面积。
该实施例中，预设要求是提前设定好的，用于表征磁刺激的最低效果。
该实施例中，相应几何结构的次级线圈的位置以及时变电流值进行调试可以是对次级线圈的位置进行改变以及改变时变电流的取值大小等。
上述技术方案的有益效果是：通过配置好的预设求解器对获取到的各组织部位的刺激反应信息进行分析，实现对不同组织部位在不同集合结构的次级线圈的磁刺激下的刺激效果进行准确有效的获取，且在刺激效果不满足预设要求时，对次级线圈的位置以及时变电流值进行调试，确保经颅磁刺激的电磁输出信号的准确定，保障了经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统搭建以及模拟的准确率，为治疗脑部疾病提供了极大的便利与保障。
实施例11：
在实施例1的基础上，步骤1中，基于人口头部模型库选取人体头部模型后，还包括：
将人体头部模型在计算机中进行预电流刺激，确定人体头部模型在预电流刺激过程中电路的电阻值、电感值以及电容值；
根据人体头部模型在预电流刺激过程中电路的电阻值、电路的电感值以及电路的电容值，计算人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的时间峰值与电流峰值；
根据如下公式，计算人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的时间峰值；
其中，Tmax表示人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的时间峰值；arctan(·)表示反正切函数；L表示电路的电感值；C表示电路的电容值；R表示电路的电阻值；ω表示常数，取值为2；
根据如下公式，计算人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的电流峰值；
其中，Imax人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的电流峰值；U0表示人体头部模型在进行与电流刺激的初始电压值；e表示自然常数；
将时间峰值与设定时间阈值进行第一比较，同时，将电流峰值与设定电流阈值进行比较，判断人体头部模型是否合格；
其中，当时间峰值等于或大于设定时间阈值时，且当电流峰值等于或大于设定电流阈值时，则判定人体头部模型合格；
否则，则判定人体头部模型不合格，并重新在人口头部模型库选取人体头部模型。
该实施例中，设定时间阈值是提前设定好的，用来衡量人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的时间峰值是否符合标准，进而作为衡量人体头部模型是否合格的评判标准之一。
该实施例中，设定电流阈值是提前设定好的，用来衡量人体头部模型在进行预电流刺激时所达到的时间峰值是否符合标准，进而作为衡量人体头部模型是否合格的评判标准之一。
该实施例中，否则，所包含的情况为：当时间峰值等于或大于设定时间阈值时，但电流峰值小于设定电流阈值时，或者，当时间峰值小于设定时间阈值时，但电流峰值等于或大于设定电流阈值时。
上述技术方案的有益效果是：通过对人员头部模型在计算机中进行预电流刺激，从而获取人体头部在进行预电流刺激时所达到的时间峰值与电流峰值，进而通过设定电流阈值以及设定时间阈值时间对人员头部模型进行合格评估，从而为后续的对人体头部模型进行电流刺激以及刺激反应信息的分析提供了有效保障。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，包括：
步骤1：基于人口头部模型库选取人体头部模型，并基于人体头部模型构建坐标系，且基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈；
步骤2：基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激；
步骤3：对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析。
2.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，步骤1中，基于人口头部模型库选取人体头部模型，包括：
获取经颅磁的刺激任务，并基于刺激任务确定待调取人体头部模型的性别以及年龄段，且基于性别以及年龄段从人口头部模型库确定待调取脑部组织模型；
获取人体脑部的结构特征，并基于结构特征确定人体头部模型的目标组织构成，且基于目标组织构成对待调取脑部组织模型进行筛选，确定人体脑部对应的目标组织模型，其中，目标组织模型包括七部分组织模型；
基于人体脑部的结构特征确定目标组织模型的相对位置关系，并基于相对位置关系对目标组织模型进行整合，得到最终的人体头部模型。
3.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，步骤1中，基于人体头部模型构建坐标系，包括：
获取选取的人体头部模型，并基于预设仿真软件对人体头部模型进行第一三维建模，且基于建模结果得到人体头部模型的目标尺寸；
基于目标尺寸确定人体头部模型的横向宽度以及纵向宽度，并基于横向宽度以及纵向宽度确定人体头部模型的目标中心位置；
基于预设仿真软件构建三维直角坐标系，并将三维直角坐标系的原点与人体头部模型的目标中心位置进行纵向对齐；
基于对齐结果确定三维直角坐标系与人体头部模型的间隔距离，并基于间隔距离对三维直角坐标系的位置进行修正，完成对坐标系的构建。
4.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，步骤1中，基于坐标系搭建不同几何结构的次级线圈，包括：
获取待搭建次级线圈搭建的几何结构特征，并基于预设仿真软件分别对不同几何结构特征对应的次级线圈进行第二三维建模，其中，几何结构特征为三种，包括圆形、8字形以及双锥形；
确定不同几何结构特征对应的次级线圈的预设目标尺寸，并基于构建的坐标系根据预设目标尺寸对不同几何结构特征的次级线圈的尺寸进行第一修正；
基于修正结果确定不同几何结构特征的次级线圈与坐标系的目标位置关系，并基于目标位置关系对不同几何结构特征的次级线圈的位置进行第二修正，完成对不同几何结构的次级线圈的搭建。
5.根据权利要求4所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，完成对不同几何结构的次级线圈的搭建，包括：
获取对不同几何结构的次级线圈的搭建结果，并基于搭建结果对不同几何结构特征的次级线圈设定模拟测试顺序；
基于设定结果分别对不同几何结构的次级线圈添加目标标签，并将目标标签进行记录存储，得到模拟测试记录表；
对模拟测试记录表进行存储，并基于存储结果对不同几何结构他的次级线圈的模拟测试流程进行参数配置，完成对不同几何结构的次级线圈测试流程顺序的设定。
6.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，步骤2中，基于搭建结果对人体头部模型以及次级线圈进行网格划分，并基于划分结果通过不同几何结构的次级线圈分别对人体头部模型进行电流刺激，包括：
获取搭建的不同几何结构的次级线圈以及人体头部模型，并分别将不同几何结构的次级线圈与人体头部模型进行结合，得到不同整体模组，且分别确定对不同整体模组的网格划分规格；
对不同整体模组中人体头部模型和相应次级线圈进行几何拓扑，并根据几何拓扑结果分别确定人体头部模型和次级线圈的特征边和特征节点；
基于构建的坐标系将人体头部模型和次级线圈的对应的特征边和特征节点进行关联且对齐，并基于对齐结果确定对不同整体模组的网格布局模式，且基于不同整体模组的网格划分规格对网格尺寸进行控制；
基于控制结果生成预览网格，并当预览网格中定人体头部模型和次级线圈的特征边和特征节点存在位置偏差时，基于偏差尺寸对预览网格进行修正，完成对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分。
7.根据权利要求6所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，完成对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分，包括：
获取对不同整体模组中人体头部模型以及次级线圈的网格划分结果，并当网格划分结果满足预设要求时，基于管理终端向预设电容器发送释放刺激源指令，其中，释放刺激源指令携带有电流取值；
基于释放刺激源指令确定时变电流的目标取值，同时，基于对不同几何结构的次级线圈的模拟测试顺序确定向不同几何结构的次级线圈释放时变电流的先后顺序，并将时变电流的目标取值设定为第一定量；
基于经颅磁的刺激任务确定向不同几何结构的次级线圈释放时变电流的目标时长，并将目标时长设定为第二定量；
基于定量设定结果根据先后顺序依次向不同几何结构的次级线圈释放目标时长的目标取值的时变电流，完成电流刺激。
8.根据权利要求1所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，步骤3中，对不同网格中的人体头部模型在电流刺激下产生的刺激反应信息进行记录，并基于预设求解器对记录中的刺激反应信息进行分析，包括：
基于不同几何结构的次级线圈对时变电流进行释放后，分别设定对人体头部模型和次级线圈对应的网格的遍历步长，且基于遍历步长实时监测网格中人体头部模型中各组织部位在不同几何结构的次级线圈的电流刺激下产生的刺激反应信息，其中，刺激反应信息为人体头部模型中各组织部位的细胞膜电位；
基于划分的网格确定人体头部模型中各组织部位与产生的刺激反应信息的目标对应关系，并基于目标对应关系分别对组织部位和对应的刺激反应信息添加数据标识；
基于预设数据库调取初始数据记录表，并基于数据标识将人体头部模型中各组织部位与对应的刺激反应信息在初始数据记录表中进行批次记录，得到目标数据记录表，其中，每一几何结构的次级线圈对应一张目标数据记录表。
9.根据权利要求8所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，得到目标数据记录表，包括：
获取对人体头部模型中各组织部位以及对应的刺激反应信息的记录结果，并基于记录结果确定人体头部模型中各组织部位的目标种类集合；
基于目标种类集合从预设参数数据库中调取各组织部位对应的电导率以及介电常数，并基于获取结果向预设求解器发送参数配置指令；
基于参数配置指令将各组织部位对应的电导率以及介电常数在预设求解器中进行配置，得到最终的预设求解器。
10.根据权利要求9所述的一种经颅磁刺激线圈电磁场模拟系统的系统搭建方法，其特征在于，得到最终的预设求解器，包括：
获取对人体头部模型中各组织部位与对应的刺激反应信息的记录信息，并基于记录信息将各组织部位在不同几何结构下产生的刺激反应信息输入最终的预设求解器，且基于最终的预设求解器对刺激反应信息进行解析；
基于解析结果得到不同组织部位在电流刺激下的产生的膜内外电压，并基于膜内外电压确定不同组织部位的膜电位，且在膜电位超出预设阈值时，得到不同组织部位的细胞放电值；
将细胞放电值与预设刺激效果比对表进行比较，得到不同组织部位在不同几何结构的次级线圈刺激下的刺激深度和聚焦面积，并当刺激深度和聚焦面积不满足预设要求时，对相应几何结构的次级线圈的位置以及时变电流值进行调试，直至刺激深度和聚焦面积满足预设要求。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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