Abstrakti
Aivojen hermosoluja voidaan aktivoida paikallisesti transkraniaalisen magneettistimulaation (TMS) avulla. TMS:ää käytetään hermoverkkojen dynamiikan tutkimukseen, aivotoimintojen kartoitukseen sekä neurologisten sairauksien hoitoon. TMS:ssä aiheutetaan sähkökenttäpulssi aivoihin. Sähkökentän huippukohta kohdistetaan neuronavigaatiosysteemin avulla, joka näyttää stimulaatiokelan asettelun sekä sähkökentän aivokuvan päällä. Löytääkseen sopivan stimulaatiokohdan ja -suunnan, TMS:n käyttäjä aktivoi aivoja eri parametrein ja seuraa niistä aiheutuvia vasteita, kuten lihasnykäisyjä liikeaivokuorta stimuloitaessa. Tämä kartoitusprosessi on kuitenkin käyttäjäriippuvaista ja hidasta. TMS:n navigointisysteemitkään eivät ole virheettömiä. Epätarkkuudet ja eroavaisuudet TMS-menetelmissä voivat johtaa vaihteleviin tuloksiin, joita on hankala tulkita ja vertailla.
Tämän väitöskirjan tavoitteena oli lisätä TMS:n kohdistustarkkuutta kehittämällä automatisoituja kartoitusmenetelmiä. Osatyössä 1 esitellään algoritmi optimaalisen stimulaatiopaikan ja -suunnan määrittämiseen. Algoritmilla etsittiin automaattisesti sellaiset stimulaatioparametrit, joiden avulla saatiin suurimmat lihassähkökäyrällä mitatut vasteet. Osatyössä 2 käytettiin samanlaista algoritmia optimaalisen stimulaatiosuunnan etsintään, mutta lihasvasteiden sijaan takaisinkytkentäsignaalina oli aivosähkökäyrä.
Automatisoidut TMS-prosessit vaativat ei-manuaalisen tavan TMS-parametrien säätöön. Osatöissä 1 ja 2 stimulaatiosuuntaa ja -paikkaa säädettiin sähköisesti kaksikelaisen monipaikka-TMS:n avulla, jossa käytetään samanaikaisesti kahta päällekkäin olevaa stimulaatiokelaa. Päällekkäin olevien kelojen määrää lisäämällä voidaan kasvattaa sähköisesti ohjattavaa parametrialuetta. Tällainen toteutettiin osatyössä 3 viiden kelan systeemikokonaisuutena, joka mahdollisti käden edustusalueen automaattisen kartoituksen etukäteen valituilla stimulaatiopaikoilla ja -suunnilla.
Osatyön 4 tavoitteena oli analysoida TMS-navigointiin liittyviä virheitä. Työn simulaatiot osoittivat, että navigaatiovirheiden suuruus riippuu käytetyistä menetelmistä. TMS-käyttäjä voi kuitenkin varmistaa luotettavan TMS-navigoinnin suorittamalla siihen liittyvät valmistelut huolella sekä valitsemalla navigointiin tarkimmat saatavilla olevat menetelmät.
Tässä väitöskirjassa kehitetyt automatisointimenetelmät mahdollistavat TMS:n käytön nopealla ja käyttäjäriippumattomalla tavalla lisäten TMS:n luotettavuutta. Takaisinkytkentäalgoritmit luovat pohjaa TMS-hoitojen reaaliaikaiseen mukauttamiseen eli siihen, että TMS:ää säädetään hoidon aikana mitattujen vasteiden perusteella. Yhdessä tarkan navigointijärjestelmän kanssa, automatisoidun reaaliaikaisen säätämisen odotetaan lisäävän TMS-hoitojen tehokkuutta ja tuovan apua aivosairauksista kärsiville potilaille.
Julkaisun otsikon käännös | Transkraniaalisen magneettistimulaation kohdistamisluotettavuuden parantaminen |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-0820-0 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-0821-7 |
Tila | Julkaistu - 2022 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli) |
Tutkimusalat
- transkraniaalinen magneettistimulaatio
- lihassähkökäyrä
- aivosähkökäyrä
- neuronavigaatio
- automaattinen säätö
- Bayesilainen optimointi
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Transkraniaalisen magneettistimulaation kohdistamisluotettavuuden parantaminen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Aalto NeuroImaging Infrastructure
Veikko Jousmäki (Manager)
Perustieteiden korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility
-