経頭蓋磁気シミュレーションに関する論文

May 09 2022
要約:経頭蓋磁気刺激法(TMS)におけるパルスの時間的形状は、どのニューロン集団が優先的に活性化されるか、ならびに神経調節効果の強度および方向にさえ影響を及ぼします。さらに、さまざまなパルス形状は、効率、コイル加熱、知覚、およびクリック音が異なります。
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  1. 柔軟なユーザー定義のパルス整形とシーケンス内の急速に変化するパルスを備えた経頭蓋磁気刺激のためのモジュラーパルスシンセサイザー(arXiv

概要 :経頭蓋磁気刺激法(TMS)におけるパルスの時間的形状は、どのニューロン集団が優先的に活性化されるか、ならびに神経調節効果の強度および方向にさえ影響を及ぼします。さらに、さまざまなパルス形状は、効率、コイル加熱、知覚、およびクリック音が異なります。ただし、利用可能なTMSパルス形状レパートリーは、正弦波または長方形に近い形状のいくつかのパルスにまだ非常に制限されています。単相パルスは、神経調節においてより選択的で強力であることがわかっていますが、非効率的に生成されるため、単純な低周波反復プロトコルでのみ利用可能です。TMSパルス形状とパルスシーケンスの時間的影響を利用することに強い関心があるにもかかわらず、波形制御は比較的柔軟性がなく、特定の制限内でパラメトリックにのみ可能です。パワーエレクトロニクスインバーターなどを介した柔軟なパルス整形制御のための以前に提案されたアプローチには、重大な制限があります。既存の半導体スイッチは、自由パルス整形に関連する巨大な電気的ストレスの下で故障する可能性があり、ほとんどの従来のパワーインバータートポロジーは滑らかな電界を生成できません。既存のパルス形状。モジュラーパワーエレクトロニクスに関する集中的な予備作業を活用して、ユーザー定義の電界形状を備えた高出力TMSパルスと、高出力品質。回路トポロジーは、高電力とスイッチング速度の同時発生の問題を、より小さく管理しやすい部分に分割します。MPS TMSは、実質的にあらゆるパルス形状を合成できます。

2.任意の形状の経頭蓋磁気刺激コイルの電場モデル:不完全な磁場測定からの再構成(arXiv

著者:クリストファー・ホーハード・マドセン、マリア・ドラカキ、アクセル・ティールシャー

概要 :背景:脳内の経頭蓋磁気刺激法(TMS)によって誘発される電界の計算には、刺激コイルの正確なモデルが必要です。これまでに測定されたコイルの磁場からモデルを再構築することは、フラットコイルの形状とそれらの完全な磁場分布の必要なデータに対してのみ機能しました。目的:空間的に不完全な磁場測定から、任意の巻線形状のコイルのモデルを再構築すること。方法:フィールド近似の予測可能性と再現性を同時に評価する交差検証手順を使用した最小ノルム推定による双極子近似。メソッドは、シミュレートされた磁束密度データと取得された磁束密度データの両方で検証されました。さらに、スパースサンプリングされたデータからのコイルモデルの再構築が調査され、直交マッチング追跡に基づいてスパースダイポールコイルモデルを取得するための手順が提案されます。結果:コイル周辺の領域からの測定データが利用可能であるとすると、磁気ベクトルポテンシャルは、まばらにサンプリングされたデータからでも、適合した双極子モデルによって正確に表すことができます。コイルに近いフィールドの正確な表現を維持しながら、双極子モデルのかなりのスパース化が可能です。結論:私たちの用途の広いアプローチは、測定データからコイルモデルを構築するための重要なハードルを取り除き、再構築された双極子モデルの精度と計算効率の間の柔軟なトレードオフを可能にします。コイルの周りの領域からの測定データが利用可能であるとすると、磁気ベクトルポテンシャルは、まばらにサンプリングされたデータからでも、適合した双極子モデルによって正確に表すことができます。コイルに近いフィールドの正確な表現を維持しながら、双極子モデルのかなりのスパース化が可能です。結論:私たちの用途の広いアプローチは、測定データからコイルモデルを構築するための重要なハードルを取り除き、再構築された双極子モデルの精度と計算効率の間の柔軟なトレードオフを可能にします。コイルの周りの領域からの測定データが利用可能であるとすると、磁気ベクトルポテンシャルは、まばらにサンプリングされたデータからでも、適合した双極子モデルによって正確に表すことができます。コイルに近いフィールドの正確な表現を維持しながら、双極子モデルのかなりのスパース化が可能です。結論:私たちの用途の広いアプローチは、測定データからコイルモデルを構築するための重要なハードルを取り除き、再構築された双極子モデルの精度と計算効率の間の柔軟なトレードオフを可能にします。

3.経頭蓋磁気刺激装置(arXiv)を使用した軟組織におけるせん断波の非接触遠隔誘導

著者:Pol Grasland-Mongrain、Erika Miller-Jolicoeur、An Tang、Stefan Catheline、Guy Cloutier

要約:この研究は、軟組織内で遠隔的に誘発されたせん断波の最初の観察を示しています。それは経頭蓋磁気刺激装置と永久磁石の組み合わせによって行われました。マクスウェル方程式とナビエ方程式に基づく物理モデルが開発されました。実験は、クリオゲルファントムと鶏の胸肉サンプルで行われました。超音波スキャナーを使用して、5マイクロメートルと0.5マイクロメートルのそれぞれの振幅のせん断波が観察されました。実験結果と数値結果はよく一致していました。この研究は、代替のせん断波エラストグラフィ法の枠組みを構成します

4.経頭蓋磁気刺激によって誘発された脳波のアーチファクトを補正するためのアルゴリズムの評価(arXiv

著者:Panteleimon Vafeidis、Vasilios K. Kimiskidis、Dimitris Kugiumtzis

要約:脳波記録(TMS-EEG)と組み合わせた 経頭蓋 磁気 刺激法は、臨床または研究目的で脳領域の反応性と接続性を研究するために広く使用されています。TMSデバイスの電磁パルスは、投与の瞬間に、脳の活動と重なる大きな振幅と最大数十ミリ秒の持続時間のアーティファクトを生成します。TMSアーチファクト補正の方法は、アーチファクトを除去し、磁気に対する大脳皮質の基礎となる即時応答を回復するために開発されました。刺激。この研究では、そのような3つのアルゴリズムが評価されます。マスクされた脳活動にはグラウンドトゥルースがないため、EEG脳活動に分離されたTMSアーティファクトを重ね合わせて形成されたパイロットデータを使用して、アルゴリズムのパフォーマンスを評価します。TMS-EEG実験のさまざまなシナリオが評価のために考慮されます:安静時のTMS、てんかん様放電を誘発するTMS、およびてんかん様放電中に投与されるTMS。提案されたギャップ充填方法が定性的特性を再現することができ、多くの場合、隠れたEEG信号に非常に似ていることを示します。最後に、TMS補正アルゴリズムの欠点とパイロットデータアプローチについて説明します。

5.経頭蓋磁気刺激法の生物物理学的モデリングとシミュレーション研究に関するレビュー(arXiv

著者:Jose Gomez-Tames、Ilkka Laakso、Akimasa Hirata

概要 :経頭蓋磁気刺激法(TMS)は、治療、リハビリテーション治療、神経科学研究のために脳領域を非侵襲的に刺激するための技術です。TMSに関連する物理的原理と実験的開発についての理解にもかかわらず、生成された投与量は複雑で被験者に依存する脳の解剖学的構造と可能性のあるバイオマーカーの欠如のために不均一な分布を示すため、正確な脳標的を特定することは困難です。ほとんどの皮質領域におけるTMSの影響を定量化します。計算線量測定は大幅に進歩し、人間の頭のデジタル表現で誘導電界(脳ニューロンを活性化することが知られている主要な物理的因子)の計算によるTMS評価を可能にします。このレビューでは、TMS線量測定研究が要約されています。解剖学的および人間の生物物理学的パラメータと計算方法の重要性を明確にします。このレビューは、詳細な皮質折り畳み表現と周囲の脳脊髄液の正確なモデリングの重要性について高いコンセンサスがあることを示しています。最近の研究では、患者/被験者の磁気共鳴画像法に基づいて個別に最適化された刺激の予測も可能になり、神経モデリングを組み込むことにより、細胞レベルでのTMSの時間的影響を理解しようと試みました。これらの取り組みは、パーソナライズされたTMS計算の迅速な展開とともに、臨床手順の標準手順としてTMS線量測定を採用することを可能にします。このレビューは、詳細な皮質折り畳み表現と周囲の脳脊髄液の正確なモデリングの重要性について高いコンセンサスがあることを示しています。最近の研究では、患者/被験者の磁気共鳴画像法に基づいて個別に最適化された刺激の予測も可能になり、神経モデリングを組み込むことにより、細胞レベルでのTMSの時間的影響を理解しようと試みました。これらの取り組みは、パーソナライズされたTMS計算の迅速な展開とともに、臨床手順の標準手順としてTMS線量測定を採用することを可能にします。このレビューは、詳細な皮質折り畳み表現と周囲の脳脊髄液の正確なモデリングの重要性について高いコンセンサスがあることを示しています。最近の研究では、患者/被験者の磁気共鳴画像法に基づいて個別に最適化された刺激の予測も可能になり、神経モデリングを組み込むことにより、細胞レベルでのTMSの時間的影響を理解しようと試みました。これらの取り組みは、パーソナライズされたTMS計算の迅速な展開とともに、臨床手順の標準手順としてTMS線量測定を採用することを可能にします。最近の研究では、患者/被験者の磁気共鳴画像法に基づいて個別に最適化された刺激の予測も可能になり、神経モデリングを組み込むことにより、細胞レベルでのTMSの時間的影響を理解しようと試みました。これらの取り組みは、パーソナライズされたTMS計算の迅速な展開とともに、臨床手順の標準手順としてTMS線量測定を採用することを可能にします。最近の研究では、患者/被験者の磁気共鳴画像法に基づいて個別に最適化された刺激の予測も可能になり、神経モデリングを組み込むことにより、細胞レベルでのTMSの時間的影響を理解しようと試みました。これらの取り組みは、パーソナライズされたTMS計算の迅速な展開とともに、臨床手順の標準手順としてTMS線量測定を採用することを可能にします。

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