三层椭球脑模型和球脑模型EEG正问题的数值解比较

EEG是研究脑神经生理活动的重要医学影像技术.在三层椭球脑模型和三层球脑模型下,运用加权残值边界元法,对不同方向和不同位置的偶极子计算了脑皮电位势及其相对偶极子位置变化时的相对差.同时比较了在不同脑模型和偶极子参数下,脑皮上电位势图像的形态和变化规律.结果表明:脑模型和偶极子参数对EEG正问题求解均有影响.在两种脑模型下,脑皮上电位势图像的形态基本相似,但是电位势峰值的大小有了明显的差异.     

球模型下MEG正问题的计算

主要对MEG正问题进行讨论.即在非均匀的有界导体模型下建立求解脑外磁场B珗的计算公式,并以离散的偶极子源模型来近似电流源,进一步考察球对称导体下磁场的简便计算.     

中心球模型下EEG正问题的数值模拟

目前EEG已经成为脑功能研究和临床诊断的重要技术手段.在研究EEG反问题时,大量的EEG正问题的计算是必不可少的.一方面,基于加权残值边界元法建立EEG正问题的计算公式,针对中心球模型,对不同偶极子的位置和方向分别计算了脑皮电位势.另一方面,针对EEG正问题的数值模拟,比较脑皮电位势的数值解与解析解的差异.结果表明加权残值法较以往的有限元法、差分法计算效率和精度都明显提高.因此广泛应用在计算力学的研究中.     

研究各向异性对脑电影响的有限体积法

为研究颅骨各向异性对头皮表面电位分布的影响,提出新型的有限体积法.采用四面体二阶形状函数,避免了原有限体积法中“次级元”的使用,并利用Gauss积分提高计算精度.为克服剖分的几何奇异性,进一步将六面体剖分转化为三棱柱剖分.利用这一方法对球模型进行了仿真实验,并推广到真实头型.计算结果表明:各向异性的比率以及偶极子电流源的位置对于脑电的分布影响显著.     

脑电多极子模型及仿真分析研究

为寻求能更好反映头皮电位分布的等效脑电源模型，建立了脑电（EEG）的电流多极子模型，采用三层介质头球模型分别对单、双电流偶极子源情况进行了计算机仿真分析， 并引入适合度（GOF）、不适度（ND）和比适度（DD）等评价参数.仿真结果表明：与偶极子模型相比，多极子模型能够更好地拟合等效脑电源（尤其是双电流偶极子源）和反映真实头皮电位分布，具有较高的GOF数值.因此建议采用脑电多极子模型用于头皮脑电信息分析.     

压电、压磁球对称问题振动分析

考虑压电、压磁材料在球坐标系下，不计体力、体电荷和体电流的情况下，由运动方程、梯度方程、压电和压磁的本构方程导出外激励作用下应力、应变、位移、电位移、电场强度、电位势、磁感应强度、磁场强度和磁位势等各量的稳态解．并给出了具体实例的边界条件，从而可为压电、压磁材料空间球对称动力控制问题提供良好的理论依据．     

脑磁图的基本原理和应用

脑磁图是用超导量子干涉磁强计检测人脑外部的微弱磁场的一种技术。本文简述了ＭＥＧ的基本原理。磁场源的模型是一对电流偶极子，确定它的位置可以精确到几个毫米，ＭＥＧ记录在分辨以不同的激发电势产生的磁源时是非常有用的。它还可以作为研究敏感区域受激发和自发的活动的一个有用的离体工具。在不久将来，当具有几十个传感器的多通道超导量子干涉磁强计能普通地使用时，ＭＥＧ的应用将会增长，脑磁图将可能会成为研究治疗精神病     

水溶液分子对赖氨酸电子结构的等效势

要可靠计算在水溶液中的蛋白质分子的电子结构, 需要构造水溶液分子对蛋白质分子电子结构的等效势. 赖氨酸属于亲水的氨基酸, 在中性水溶液中带正电荷(Lys⁺). 通过基于密度泛函理论的第一性原理、全电子、从头计算, 构造了水溶液分子对赖氨酸(Lys⁺)电子结构的等效势. 首先用“自由团簇计算法”计算了一个含赖氨酸和水分子系统的电子结构, 通过调节水分子的空间位置, 求得能量最低的赖氨酸与水分子的相对空间构型. 然后以此空间构型为基础, 用“团簇埋入自洽计算法”计算赖氨酸在以水分子为外势条件下的电子结构. 最后再用“团簇埋入自洽计算法”计算赖氨酸在用偶极子代替水分子时的电子结构, 调节偶极子的极矩和位置, 使得以偶极子为外势和以水分子为外势的赖氨酸的电子结构尽量接近, 即得到了用偶极子势模拟的水溶液分子对赖氨酸(Lys⁺)的等效势. 计算结果显示, 水溶液分子对赖氨酸电子结构的主要影响是使各能级整体上移了约0.5032 eV, 并使Fermi面上的能隙增大了89%. 简单的偶极子势可以模拟水溶液分子对赖氨酸电子结构的影响.     

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电,分析了边界元法计算带有高电阻率颅骨区域脑电正问题存在的缺陷,给出了解决该问题以及提高计算精度的方法.利用边界元所给出的场域边界和分界面上场量的约束关系,实现了一种由头皮电位推算皮层电位的高分辨脑电计算方法.通过多层球模型的仿真计算与实际解析解进行比较,验证了所提出的方法在一定条件下能够取得较高的计算准确度.     

地电荷的电容结构发电机制研究

由地电荷与地球自转运动发电原理及国际参考地磁场(IGRF)标准模型所确定的地球磁场能量的分布,经分析、推论,建立了地电荷的电容结构发电机制,并由此而建立了全球电磁场结构和等效电路.此电磁场发电机制由磁场和电路双正交结构组成,磁场正交结构为偶极子场和非偶极子场,电路正交结构为地电荷运动的等效发电环电流和电源及负载电阻组成的全球等效电路.电荷运动的等效发电环电流产生的是偶极子场;电源及负载电阻组成的全球等效电路产生的是非偶极子场.地电荷的电容结构发电机制所确定的地磁场结构模型,与现地磁场结构模型完全不同,特别是极区拱形地磁场及其双向地磁场边界特性.此模型对极光、极光椭圆区、极区双向电集流和极区离子上行,对大气电场、大地自然电位的形成和变化趋势,对行星际磁场BZ及其南、北分量BS和BN的生成,及行星际南向分量BS与磁暴的关系,以及对地震与偶极子场、非偶极子场之间的关系等,都作出了较合理的阐释.