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基于 Sim4Life 的个人化经皮脊髓电刺激（tSCS）建模与电场仿真教程

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深圳浦实

发布于 2026-09-10 15:27:08

发布于 2026-09-10 15:27:08

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概述

个人化经皮脊髓刺激(transcutaneous Spinal Cord Stimulation, tSCS)是一种非侵入式神经调控技术，透过放置在皮肤表面的电极传递电流，常被应用于脊髓损伤后的运动功能恢复。

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

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#个人化经皮脊髓电刺激

目录

本教学以一个通用的临床研究流程为范例，逐步展示如何从医学影像出发，建立个人化的计算模型，并进行电场模拟分析。完整工作流程主要可分为以下几个步骤:

一、从开源的 TotalSegmentator 磁振造影数据集(https://zenodo.org/records/14710732)下载人体躯干的 MR 影像，或是直接在 IT'IS 基金会的 Github 网页(https://github.com/ITISFoundation/medical-datasets/releases/)下载一小部分 TotalSegmentator MRI 样本(编号 s0287 和 s0288)

二、开启 Sim4Life 接口，按 Imp/Export | Import 导入 s0287 样本 MR 影像

三、在 Explore 窗口点选 s0287 影像，然后在工具栏选择 Image Tools | Auto-Segment。Controller 窗口会出现自动卷标(Auto-Label)的参数设定，推论任务(Inference Task)选择 Body(MRI)，其余选项维持默认的设定。按下 Run 执行身体组织分割。

四、显示躯干组织分割完成后的影像

五、生成三维组织模型

六、Explorer 窗口显示生成的组织对象; 3D 窗口显示躯干、脊椎模型

七、建立刺激电极对
- 1. 以椎骨与肾脏为基准建立躯干中心坐标系
- 2. 根据解剖结构自动判定人体的空间方向，推算电极的合理体表位置
- 3. 将先前估算出的阴极与阳极位置投影到皮肤外表面，并在该位置建立电极几何对象

八、建立低频奥姆准静态仿真
- 1. 电极刺激参数:
- 2. 求解器设置

九、分析结果-电场分布

总结: