DTMS的系统设计与分析

论文摘要

随着现代社会生活节奏的加快,人们所承受的精神压力越来越大,由于心理原因所造成的精神疾病患者逐年增加。其中特别引人注目的是:抑郁症已上升为仅次于心脑血管病的第二大疾病。现有对抑郁症患者的治疗方案主要有药物治疗、心理治疗和物理治疗。药物治疗使用较多,但每种药物只对部分患者有效,且副作用较大。心理治疗一般不产生副作用,但病程长,疗效无法预期。物理治疗主要采用针刺、电针、磁疗等。经颅磁刺激（Transcranial magnetic stimulation, TMS）治疗是近十年来在国外使用较多的物理治疗,它对于抑郁症有很好的疗效,是未来治疗抑郁症的重要发展方向。本文针对抑郁症危害,通过对现有治疗手段的分析,提出了一种新的经颅磁刺激治疗方法-深度经颅磁刺激（DTMS）。并按照这种治疗方法,运用计算机技术、电子技术和控制理论,设计了一种新型的中枢神经磁刺激系统。主要工作和成果可以概括为:（1）在分析和借鉴国内外对精神疾病患者的治疗方法的基础上,提出了一种新的经颅磁刺激方法-深部经颅磁刺激方法（DTMS）,对全脑域进行经颅磁刺激。（2）为了得到期望的磁场波形,本文设计了一种新的桥式电路来控制线圈产生磁场波形,并且根据磁场强度的要求设计了一个幅值可调的直流电源。（3）实现了桥式电路控制的数字化,使得输出磁场波形的最高频率达到2000Hz,远超TMS/rTMS高频的标准（1Hz）。（4）本文设计了友好的人机界面,实现整个治疗过程的动态监视和控制。按照结构化和模块化的设计方法,设计了系统硬件的各子模块。设计了相应的通讯接口电路,开发了人机界面程序。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 抑郁症的危害
• 1.3 抑郁症的治疗
• 1.3.1 抗抑郁症发展史
• 1.3.2 心理治疗
• 1.3.3 药物治疗
• 1.3.4 其他新疗法
• 1.4 TMS/rTMS
• 1.5 深部经颅磁刺激技术（DTMS）
• 1.6 研究内容与创新点
• 第二章 系统设计
• 2.1 设计要求
• 2.2 总体方案设计
• 2.3 主电路设计
• 2.3.1 主电路结构
• 2.3.2 线圈选型
• 2.3.3 IPM 原理与选型
• 2.3.4 DC/DC 电路
• 2.4 控制板设计
• 2.5 通讯板设计
• 2.6 主控制板设计
• 2.6.1 控制信号调制
• 2.6.2 IGBT 驱动
• 2.6.3 传感器
• 2.7 驱动板设计
• 2.8 电源部分
• 2.9 系统软件框架
• 第三章 系统仿真分析
• 3.1 Buck-Boost 电路
• 3.2 波形输出部分
• 3.2.1 单向梯形磁场波的控制
• 3.2.2 双向梯形磁场波的控制
• 3.2.3 考虑线圈阻抗的波形输出
• 3.2.4 考虑电源波动和线圈阻抗双重作用下的波形输出
• 第四章 实验结果
• 4.1 人机界面
• 4.2 波形控制部分
• 4.3 AD 校正部分
• 4.4 磁场波形实验结果
• 第五章 人机界面设计
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢