Improving the reliability of transcranial magnetic stimulation targeting

Julkaisun otsikon käännös: Transkraniaalisen magneettistimulaation kohdistamisluotettavuuden parantaminen

Aino Nieminen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

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 käännösTranskraniaalisen magneettistimulaation kohdistamisluotettavuuden parantaminen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Ilmoniemi, Risto, Vastuuprofessori
  • Nieminen, Jaakko, Ohjaaja
  • Vaalto, Selja, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0820-0
Sähköinen ISBN978-952-64-0821-7
TilaJulkaistu - 2022
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • transkraniaalinen magneettistimulaatio
  • lihassähkökäyrä
  • aivosähkökäyrä
  • neuronavigaatio
  • automaattinen säätö
  • Bayesilainen optimointi

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Transkraniaalisen magneettistimulaation kohdistamisluotettavuuden parantaminen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä