用于生物電磁場(chǎng)分析的腦部三層有限元模型構(gòu)建

梁 樂(lè)，徐燦華，沈志鵬，代 萌，楊 濱，付 峰，董秀珍

用于生物電磁場(chǎng)分析的腦部三層有限元模型構(gòu)建

梁 樂(lè)，徐燦華，沈志鵬，代 萌，楊 濱，付 峰，董秀珍

目的：研究一種適用于生物電磁場(chǎng)分析的腦部三層有限元模型的構(gòu)建方法。方法：通過(guò)Mimics軟件對(duì)腦部CT圖像進(jìn)行分割和三維表面重建，用SolidWorks實(shí)體轉(zhuǎn)換后，利用COMSOL進(jìn)行有限元剖分和計(jì)算仿真。結(jié)果：該方法可以構(gòu)建出包含頭皮層、顱骨層、腦實(shí)質(zhì)層的腦部三層有限元模型，能夠?qū)崿F(xiàn)生物電磁場(chǎng)的有限元分析計(jì)算。結(jié)論：該方法是一種操作簡(jiǎn)單、速度快、準(zhǔn)確性高的有限元建模方法，為生物電磁成像、電磁場(chǎng)生物效應(yīng)等的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。

生物電磁場(chǎng)；有限元建模；Mimics；COMSOL

0 引言

有限元方法（finite element method，F(xiàn)EM）是生物電磁場(chǎng)領(lǐng)域重要的數(shù)值分析手段，在生物電磁成像、電磁場(chǎng)生物效應(yīng)等方面具有重要的作用[1-2]。有限元模型構(gòu)建是有限元分析的前提和基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的有限元模型能夠提高有限元分析計(jì)算的精確性。

我們課題組前期針對(duì)腦部電阻抗成像的應(yīng)用需求，提出了一種基于醫(yī)學(xué)影像分割技術(shù)的腦部電阻抗成像先驗(yàn)信息的提取方法，并成功用于成像，提高了成像的質(zhì)量[3]。但是該方法是二維方法，難以進(jìn)行一些三維的因素分析。已報(bào)道的三維有限元模型的建立大多是采用人工描點(diǎn)的構(gòu)建方式，具有很大的局限性，只能完成簡(jiǎn)單的模型構(gòu)建，對(duì)于復(fù)雜精確的三維模型仿真則難以完成[4-5]，一些借助程序?qū)崿F(xiàn)描點(diǎn)的模型構(gòu)建方法則技術(shù)復(fù)雜、耗時(shí)費(fèi)力[6-7]。……