Implementing advanced transcranial magnetic stimulation technology

Tutkimustuotos

Tutkijat

Organisaatiot

Kuvaus

Transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS) on kajoamaton aivotutkimus-, diagnostiikka- ja terapiamenetelmä, jossa annetaan lyhytkestoisia, voimakkaita magneettisia pulsseja. Nämä pulssit ajavat kudoksessa sähkövirtaa, joka aktivoi hermosoluja. Koska tyypillinen TMS-pulssi kestää alle millisekunnin ja sen vaikutus saadaan paikalliseksi käyttämällä sopivaa stimulaatiokelaa, TMS:n avaruudellinen erotuskyky voi olla alle senttimetrin ja ajallinen erotuskyky alle millisekunnin suuruinen. Menetelmää on käytetty aivojen perustutkimuksesta kliinisiin sovelluksiin – liikeaivokuoren hermoverkkojen tutkimuksesta masennuksen hoitamiseen. Yksi TMS:n heikkous on kuitenkin se, että stimulaatiopaikan siirtäminen vaatii kelan liikuttamista, mikä rajaa vaikutuspaikan siirtämisnopeuden huomattavan hitaaksi. Tämä väitöskirja koostuu kuudesta osajulkaisusta, joissa kehitettiin magneettistimulaatio-teknologiaa, -menetelmiä ja magneettistimulaation mittaustekniikkaa. Väitöskirjan osajulkaisussa 2 kuvaillaan mittalaite TMS-laitteen aikaansaaman sähkökentän jakauman tutkimiseen. Osajulkaisu 4 esittelee menetelmän, jolla magneettistimulaatiota voidaan käyttää mittaamaan aivojen dynamiikkaa mikrosekuntitasolla. Osajulkaisu 5 kuvaa laskentamenetelmän, jolla voi mallintaa stimulaation synnyttämiä kenttiä pienten nisäkkäiden aivoissa. Väitöskirjan osajulkaisujen 1, 3 ja 6 pääpaino on teknologiassa. Ensimmäinen ja kolmas osajulkaisu esittelevät tavan suunnitella mahdollisimman korkean hyötysuhteen stimulaatiokeloja, joilla on haluttu paikkatarkkuus. Kuudes osajulkaisu yleistää kelasuunnittelun useamman kelan järjestelmiin. Kehitetyllä mittalaitteella tutkittiin usean eri valmistajan TMS-laitteiden tuottamia sähkökenttiä. Tässä tutkimuksessa havaittiin muun muassa, kuinka jopa saman valmistajan eri laitteiden välillä on huomattavia eroja. Pienten nisäkkäiden kentänlaskentamenetelmällä tutkittiin kallon vaikutusta todelliseen stimulaatiopaikkaan, missä yhteydessä havaittiin lisäksi kallon muodon suuri, yllättävä vaikutus myös stimulaation voimakkuuteen ja suuntaan. Uusien TMS-aaltomuotojen mahdollistamalla mikrosekuntiluokan aikaresoluutiolla puolestaan mitattiin hermosolujen solukalvon epälineaarisia ominaisuuksia. Näiden lisäksi tässä työssä kehitetyt uudentyyppiset stimulaatiokelat ovat huomattava parannus nykyisin käytössä oleviin keloihin nähden: Osajulkaisussa 3 kuvatun kelan hyötysuhde on yli kaksinkertainen tyypilliseen kahdeksikkokelaan nähden. Osajulkaisussa 6 kuvattu kahden kelan TMS-laite mahdollistaa vaikutuspaikan siirtämisen ohjelmallisesti ilman kelojen liikuttamista, mikä nopeuttaa huomattavasti vaikutuspaikan siirtämistä ja saattaa lisäksi vähentää kliinisessä magneettistimulaatiossa tarvittavan käsityön määrää.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7639-3
Sähköinen ISBN978-952-60-7638-6
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • transkraniaalinen magneettistimulaatio, elektromyografia

ID: 17675049