31427

طراحي وبهينه سازي تحريك مغناطيسي فرا جمجمه اي عميق آرايه شده با قابليت تنظيم مجد

كارشناسي ارشد

برق مخابرات ميدان و موج

1400

1403/7/3

دكتر علي عبدلعالي

دكتر علي عبدلعالي

برق

در دو دهه اخير از تحريك مغناطيسي مغز (TMS) در پروتكل‌هاي تحقيقاتي و درمان باليني اختلالات عصبي استفاده شده‌است. .در اين پايان نامه ابتدا به بررسي نفوذ ميدان الكتريكي كويل هشتي در سر مي پردازيم و سپس با انواع كويل هاي آرايه ايي را كه در نرم افزار CST شبيه سازي كرديم مقايسه مي كنيم و براي هر بيماري خاص يك كويل آرايه ايي پيشنهاد خواهيم داد. در اين پايان نامه يك ايده كلي وجود دارد به اينصورت كه منحصر به هر فرد با توجه به بيماري آن فرد، يك كويل آرايه‌اي پيشنهاد مي شود و روشي پيشنهاد مي‌شود كه در زمان كوتاه تري اين ايده نتيجه بخش باشد . يكي از مشكلات اساسي كه در روش شبيه سازي ها در نرم افزارهاي عددي مرسوم، وجود دارد مسئله زمانبر بودن آن نوع از شبيه سازي است.يعني براي اينكه به بهترين چينش كويل براي يك فرد با توجه به بيماري آن فرد دست يابيم بايد چندين ساعت يا روز شبيه سازي را تكرار كنيم اما در اين روش پيشنهادي جديد سعي مي‌شود با يك راه حل جديد زمان به ثمر رسيدن، بهينه ‌شود و نهايتاً در زمان سريعتري در حد چند دقيقه ، به جواب نهايي دست پيدا خواهيم كرد. با انجام اين كار مي‌توانيم براي شخصي كه مشكل خاصي در يك نقطه از مغز دارد، با انجام MRI نقشه آن قسمت از مغز كه مورد هدف است را بدست بياوريم و چون اين روش خيلي سريع است ما مي‌توانيم براي هر شخص ضرايب و ميدان را بهينه‌سازي كنيم و يك المان كويل براي هر شخصي پيشنهاد دهيم. نتايج نشان مي‌دهد كه اين آرايه كويل ها مي‌تواند ناحيه فوكوس واضحي در بيش از 10 سانتي‌متري زير پوست سر ايجاد كند كه عمق لازم براي تحريك مغناطيسي مغز را ارضا مي‌كند. تحت همين محدوديت اتلاف ژول, آرايه هاي بهينه شده مي‌تواند شدت تحريك داخل جمجمه را تا 131 درصد افزايش دهد, نسبت تضعيف طولي را به 4.5 برابر افزايش دهد و مساحت تمركز را تا 76 درصد در مقايسه با آرايه تحريك مغناطيسي مسطح معمولي كاهش دهد.آرايه هاي پيشنهادي داراي مزاياي قابل‌توجهي در تحريك عمقي مغز است و روش بهينه‌سازي آرايه مكاني توصيف‌شده در اين مطالعه مي‌تواند مرجع ارزشمندي براي فرآيندهاي بهينه‌سازي كويل يا آرايه در ساير زمينه‌هاي كاربردي را فراهم كند.

1403/08/06

Reconfigurable arrayed transcranial magnetic stimulation design method and implementation

9/24/2025 12:00:00 AM

In the past two decades, Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) has been utilized in research protocols and clinical treatment of neurological disorders. In this thesis, we first examine the penetration of the electric field from the H-coil into the head, and then we compare it with various array coils that we simulated using CST software, proposing an array coil for each specific condition. The overarching idea in this thesis is that a unique array coil is suggested for each individual based on their specific condition, along with a method that aims to yield results in a shorter time frame. One of the fundamental issues with simulations in conventional numerical software is the time-consuming nature of such simulations. To achieve the optimal coil arrangement for an individual based on their condition, it often requires several hours or even days of repeated simulations. However, in this new proposed method, we aim to optimize the time to results with a new solution, ultimately allowing us to reach a final answer in just a few minutes. By doing this, we can obtain a map of the targeted area of the brain for someone with a specific issue through MRI, and since this method is very fast, we can optimize the coefficients and fields for each person and propose a coil element tailored to them. The results indicate that these coil arrays can create a clear focal area more than 10 centimeters beneath the scalp, satisfying the necessary depth for brain magnetic stimulation. Under the same Joule loss constraints, the optimized arrays can increase the intracranial stimulation intensity by up to 131%, enhance the longitudinal attenuation ratio by 4.5 times, and reduce the focus area by up to 76% compared to conventional flat magnetic stimulation arrays. The proposed arrays have significant advantages in deep brain stimulation, and the optimization method for the spatial array described in this study could serve as a valuable reference for coil or array optimization processes in other practical fields

الگوريتم ژنتيك , كويل

Genetic Algorithms , coil , MRI

ANISEH GHASEMI

ali abdolali