Abstrakti
Aivosairaudet ovat kasvava huolenaihe ihmiskunnalle, sillä ne johtavat elämänlaadun heikkenemiseen sekä jopa biljoonien eurojen vuosittaisiin taloudellisiin kustannuksiin. Ongelman ratkaisemiseksi tarvitaan uusia menetelmiä, jotka tarjoavat tehokkaampaa ja nopeampaa hoitoa sekä auttavat ymmärtämään aivosairauksia ja aivojen toimintaa paremmin.
Yksi tällainen menetelmä on transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS). TMS perustuu voimakkaan virtapulssin ajamiseen pään päälle asetetun stimulaatiokelan läpi, mikä indusoi sähkökentän aivokuorelle aktivoiden hermosoluja. TMS:ää käytetään masennuksen, migreenin ja pakko-oireisen häiriön hoitoon sekä aivokirurgiaa edeltävissä kartoitusmenetelmissä. Menetelmän suurin rajoitus on ollut sen kyky aktivoida vain yhtä aivokuoren kohtaa kerrallaan, vaikka aivojen toiminnan tiedetään riippuvan eri aivoalueiden keskinäisestä vuorovaikutuksesta. Lisäksi menetelmän tehokkuus voi vaihdella sen mukaan, miten hyvin paras stimuloitava paikka aivoissa löydetään.
Monikohteinen TMS (mTMS) tarjoaa ratkaisun esitettyihin ongelmiin. Yhden stimulaatiokelan sijasta mTMS-laitteistossa on useita stimulaatiokeloja omine sähkökenttäprofiileineen. Antamalla erivahvuisia pulsseja näistä keloista yhtä aikaa sähkökenttä voidaan muokata aktivoimaan tiettyjä aivokuoren kohtia ilman fyysistä kelan siirtämistä. Tämä sallii useamman aivokuoren kohteen stimuloinnin lyhyellä aikavälillä, mahdollistaen samalla algoritmipohjaisten ja käyttäjästä riippumattomien kohdistusmenetelmien kehittämisen.
Tämä väitöskirja koostuu johdannon lisäksi kuudesta julkaisusta ja keskittyy mTMS-laitteiston ja sen menetelmien kehittämiseen edistäen teknologian laajempaa käyttöä ja lopulta kaupallistamista. Osatyössä 1 kehitettiin ja validoitiin kuutta kelaa tukeva mTMS-laite sekä viisikelainen kelasto. Järjestelmällä kyetään kohdistamaan stimulaatio 3 cm halkaisijaltaan olevan alueen sisällä mahdollistaen tarkan aktivaation läheisissä aivokuoren alueissa. Tällä laitteistolla voidaan lisäksi automatisoida protokollia esimerkiksi aivokuoren toiminnalliseen kartoitukseen tai optimaalisen stimulaatiopaikan löytämiseen. Osatyössä 2 kuvataan magneettikuvauksen (MRI) kanssa yhteensopiva mTMS-laite ja kaksikelainen kelasto, jotka mahdollistavat esikliiniset tutkimukset. Yhdistelmän käyttö voi antaa arvokasta tietoa aivoaktivaation dynamiikasta sekä terveissä että sairastuneissa aivoissa. Osatyössä 3 tutkittiin mTMS-pulssien antamista pulssinleveysmodulaatiotekniikalla, joka mahdollistaa peräkkäisten pulssien kohdistamisen eri aivokuoren alueille millisekuntiluokan viiveillä. Vaikka sähkökentät käyttäytyvät monimutkaisesti, aivojen aktivaatio on samankaltaista kuin perinteisillä pulsseilla, mahdollistaen aivojen verkostovuorovaikutusten tutkimisen. Osatyössä 4 mTMS-laiteteknologiaa jatkokehitettiin täyttämään lääketieteellisten laitteiden määräykset. Tällainen laite asennettiin Saksan Tübingenissä sairaalakäyttöön. Osatyössä 5 esitellään mTMS-teknologiaa, sen mahdollisuuksia sekä mahdollisia haasteita. Osatyössä 6 käsitellään TMS:n periaatteita, sen käyttöä ja erilaisia validointimittauksia.
Tämä väitöskirjatyö johti kehittyneiden mTMS-järjestelmien rakentamiseen, jotka kykenevät aktivoimaan erillisiä aivokuoren kohtia millisekuntiluokan viiveillä. Tämä kehitys on merkittävä harppaus kohti aivoverkostojen vuorovaikutuksia tutkivia työkaluja.
| Julkaisun otsikon käännös | Elektroniikan ja metodien kehitys monikohteiselle transkraniaaliselle magneettistimulaatiolle |
|---|---|
| Alkuperäiskieli | Englanti |
| Pätevyys | Tohtorintutkinto |
| Myöntävä instituutio |
|
| Ohjaaja |
|
| Kustantaja | |
| Painoksen ISBN | 978-952-64-2588-7 |
| Sähköinen ISBN | 978-952-64-2587-0 |
| Tila | Julkaistu - 2025 |
| OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- TMS
- mTMS
- elektroniikka
- monikelajärjestelmä
- pulssinleveysmodulaatio
- ei-invasiivinen aivostimulaatio
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Elektroniikan ja metodien kehitys monikohteiselle transkraniaaliselle magneettistimulaatiolle'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
Siteeraa tätä
- APA
- Author
- BIBTEX
- Harvard
- Standard
- RIS
- Vancouver