一种模拟真实人体颅脑电特性分布的有限元仿真模型

摘要

一种模拟真实人体颅脑电特性分布的有限元仿真模型，是根据人体颅脑MRI或CT断层扫描图片进行仿真得到的有限元仿真模型，有头皮层、颅骨层、脑脊液层、脑皮质层、脑白质层、脑室结构以及由巩膜结构和玻璃体结构构成的眼球结构，脑室结构为独立结构，简化了后续操作。有限元仿真模型具有与真实人体颅脑组织的电导率和相对介电常数相同的电导率和相对介电常数，电导率和相对介电常数能够在磁场频段10-100GHz范围内从NIREMF公开数据库根据实际需求选取，并通过有限元仿真软件将所述电导率和相对介电常数数值赋予所述有限元仿真模型。本发明可以反映出磁刺激下人体颅脑内产生的真实感应电磁场分布，大大提高了仿真研究的精度和可靠性。

主权项

一种模拟真实人体颅脑电特性分布的有限元仿真模型，是根据人体颅脑MRI或CT断层扫描图片进行仿真得到的有限元仿真模型，其特征在于，通过3D可视化软件工具，对所述的人体颅脑MRI或CT断层扫描图片进行灰度分析和阈值选取算法确定能够反映特定颅脑组织边界信息的灰度阈值范围，通过区域增长算法或磁性套索算法或区域增长算法和磁性套索算法选中所述灰度阈值范围，形成反映所述特定颅脑组织边界信息的蒙板，通过手动修改操作对选中的所述蒙板进行修改使所述蒙板接近真实颅脑组织结构特征，通过3D表面重建算法将所述蒙板重建成为反映真实颅脑组织结构特征的3D表面模型，通过光滑算法或腐蚀算法或光滑算法和腐蚀算法使所述3D表面模型表面平滑以便于后续仿真操作，通过有限元仿真软件将所述3D表面模型重建为3D实体模型，通过布尔运算算法对所重建的各个所述特定颅脑组织的所述3D实体模型进行分层和组装，形成具有分层结构的完整真实人体颅脑结构模型，将选取的特定组织电导率和相对介电常数信息赋予所述真实人体颅脑结构模型的对应组织，借助有限元网格剖分工具对所述真实人体颅脑结构模型进行有限元网格剖分，形成模拟真实人体颅脑组织电特性分布的有限元仿真模型，所述的有限元仿真模型包括头皮层(1)，位于头皮层(1)内侧的颅骨层(2)，位于颅骨层(2)内侧的脑脊液层(3)，位于脑脊液层(3)内侧的脑皮质层(4)，位于脑皮质层(4)内侧的脑白质层(5)，位于脑白质层(5)内侧的左右侧脑室结构(6)，位于颅骨层(2)的眼眶(15)内的由巩膜结构(7)和位于巩膜结构(7)内的玻璃体结构(8)构成的眼球结构，所述的有限元仿真模型具有与真实人体颅脑组织的电导率和相对介电常数相同的电导率和相对介电常数，所述的电导率和相对介电常数能够在磁场频段10‑100GHz范围内从NIREMF公开数据库根据实际需求选取，并通过有限元仿真软件将所述电导率和相对介电常数数值赋予所述有限元仿真模型，其中，所述头皮层(1)的电导率为0.40225×10^‑3－46.117S/m，相对介电常数为7.2453－58340；所述颅骨层(2)的电导率为0.02008－8.6554S/m，相对介电常数为3.2975－55153；所述脑脊液层(3)的脑室结构(6)电导率为2－76.558S/m，相对介电常数为9.2945－109；所述脑皮质层(4)的电导率为0.027512－53.246S/m，相对介电常数为7.7561－40699000；所述脑白质层(5)的电导率为0.027656－28.009S/m，相对介电常数为6.7126－27627000；所述巩膜结构(7)的电导率为0.50139－58.589S/m，相对介电常数为8.1048－2603300；所述玻璃体结构(8)的电导率为1.5－77.388S/m，相对介电常数为7.0012－99。