Modèle tms

L`adoption croissante de TMS a récemment inspiré plusieurs groupes à évaluer les champs électriques induits dans le cerveau humain [2, 3]. Il existe une variété de modèles de calcul des courants induits par TMS dans le cerveau, tels que la modélisation par éléments finis (FEM), la modélisation des éléments de délimitation (BEM) [4,5] et les méthodes d`impédance (IM) [6]. Les études susmentionnées se concentrent sur la façon dont les différents tissus cérébraux, l`anisotropie et la forme influencent les champs électriques induits. Cependant, il y a peu de consensus sur la méthode préférée comment modéliser le champ magnétique d`une bobine TMS typique, qui sert d`entrée aux méthodes numériques juste mentionnées. Les approches varient considérablement d`un simple modèle de bobine idéalisé [3, 6] à des modèles détaillés de tours de bobinage de bobine empilés réalistes [2,5] les modèles de bobines TMS utilisés dans les simulations FEM devraient inclure la géométrie de bobine dans le plan afin de faire des prédictions fiables de la champ d`incident. La modélisation de la géométrie de la bobine dans le plan est importante pour simuler correctement le champ électrique induit et pour faire correctement des prédictions fiables de l`activation neuronale nous avons développé en interne quelques modules supplémentaires pour SCIRun 4,7 (un problème de calcul scientifique Résolution de l`environnement (Scientific Computing and Imaging Institute (SCI), Utah, États-Unis)). Les modules suivants ont été introduits pour générer la géométrie de chaque modèle: Modules → TMS → ModelTMSCoilSimple pour bobine modèle BSM-811; Modules → TMS → ModelTMSCoilSpiral pour modèles de bobines BSM-819 et BSM-879. L`algorithme sous-jacent pour les deux modules est unifié, implémenté en tant que générateur de demi-cercle de points (nœuds maillés) dans la plage 0-π avec une étape angulaire égale à la plage/#elements (nombre de segments tableau 1) à l`offset R de l`origine. La forme en spirale du BSM-819/879 a été réalisée simplement comme des demi-cercles avec un décalage planaire (axe x) de l`origine et du rayon, RN + Dr/2 = RN + 1 et on + Dr/2 = on + 1 où Dr = (Router — Rinner/# bobinage virages) et n est l`indice de bobinage. La quantité de courant dans le fil est fournie explicitement et assignée sur chaque élément du treillis métallique (segment) comme valeur scalaire [+/-]. Pour calculer numériquement les champs magnétiques induits conformément à la formulation de Biot-Savart (voir EQS 2 et 3) nous avons introduit un module final à SCIRun, modules → Math → SolveBiotSavartContour, lorsqu`il est fourni avec un maillage SCIRun de type`Curve-Mesh`il itère sur chaque segment et d`accumuler la contribution sur chacun au champ final dans les étapes discrètes interpolées le long de n à n + 1 noeuds (voir le tableau 1 étape d`intégration). Il traite le signe négatif pour le courant comme un indice pour inverser la direction d`intégration sur chaque segment, provoquant un retournement dans l`interpolation de n + 1 à n.

Cette dernière addition aide commodément à composer des segments de fil indépendants de la topologie (ordre des segments/noeuds dans le maillage) rendant ainsi le travail du générateur-modules plus trivial. Une autre approche de la modélisation d`une bobine TMS est suggérée par [13] [14]. La méthode proposée pour mesurer, cartographier et stocker le potentiel de vecteur magnétique dans une base de données contourne la nécessité de modéliser la bobine tous ensemble. Le besoin de connaissances de conception intérieure pour chaque type de bobine et le fabricant disparaît aussi. Il peut également être utilisé à des fins de validation à la place des méthodes d`imagerie MR adoptées dans notre étude. Un avantage évident de notre méthode est sa nature non invasive qui serait bénéfique en cas d`expériences in vivo futures avec des sujets humains. Dans cette étude, nous avons comparé les simulations aux mesures de MR du champ magnétique produit par une bobine réaliste de la figure-de-8 TMS utilisant un stimulateur de TMS réel et la forme d`impulsion. Trois modèles de bobines différents avec une complexité géométrique croissante ont été envisagés. Les 3 modèles de bobines étaient une simple paire de bobines circulaires composées d`un enroulement, d`un fil spiralé par bobine`aile`avec des dimensions réalistes et d`un modèle hélicoïdal composé de fils empilés en spirale pour émuler l`épaisseur des packs de fils. Nous avons observé que dans le région où la neurostimulation a généralement lieu (environ 2,5 cm sous le centre de la bobine), les deux modèles spiralé de bobine de fil ont mieux prédit le champ réel (re < 5%).

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