Controlling current distribution in voxel head model for transcranial magnetic stimulation using a coil array in whole-cortex MEG coil pattern

• Project/Area Number: 22560419
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: HAMADA Shoji 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20246656)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): OIDA Takenori 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70447910)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2010: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 経頭蓋磁気刺激 / コイルアレイ / ボクセル / 電界計算 / 逆計算 / データ解像度行列 / 誘導電流 / 電流分布合成 / 電磁界解析 / 異方性 / 回路解析 / ボクセルモデル / 表面電荷法 / 頭部モデル

Research Abstract

Basic characteristics of electric field distribution in cerebral cortex induced by a magnetic coil array were investigated. The array has the same arrangement as that used in a 306-channel whole-cortex MEG system. The coil currents were determined by the weighted least squares and characteristics of the induced electric fields were analyzed with the data resolution matrix of the inverse problem. The matrix provided a variety of quantities and procedures useful to estimate the basic response of the system.

Research Products

• [Journal Article] Performance comparison of three types of GPU-accelerated indirect boundary element method for voxel model analysis (2013)
  • Author(s): Shoji Hamada
  • Journal Title: International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields Volume: 26 Issue: 4 Pages: 1-18
  • DOI: 10.1002/jnm.1883
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermal noise calculation method for precise estimation of the signal-to-noise ratio of ultra-low-field MRI with an atomic magnetometer (2012)
  • Author(s): Tatsuya Yamashita, Takenori Oida, Shoji Hamada, Tetsuo Kobayashi
  • Journal Title: Journal of Magnetic Resonance Volume: 215 Pages: 100-108
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2011.12.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Time harmonic electromagnetic field analysis in multisphere model by Gumerov's method of two scalar potentials (2012)
  • Author(s): Shoji Hamada, Keigo Masutani, Tetsuo Kobayashi
  • Journal Title: Electrical Engineering in Japan Volume: 178 Issue: 2 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1002/eej.21224
  • NAID: 210000167364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GPU-accelerated indirect boundary element method for voxel model analyses with fast multipole method (2011)
  • Author(s): Shoji Hamada
  • Journal Title: Computer Physics Communications Volume: 182 Pages: 1162-1168
  • NAID: 120004247220
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2011.01.020
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による不均質異方性導電体内電界計算法の検討 (2013)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] 全頭型MEG 用コイルアレイ配置を磁気刺激用途に用いた場合の誘導場に関する検討 (2013)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 電気学会医用・生体工学研究会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
  • Year and Date: 2013-01-26
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による異方性導電体内の電界計算 (2012)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 電気学会A部門大会
  • Place of Presentation: 秋田大学
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による直交異方性媒質内電界計算法の検討 (2012)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 計算工学講演会
  • Place of Presentation: 京都教育文化センター
  • Year and Date: 2012-05-30
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による直交異方性誘電体内の電界計算 (2012)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 平成24年電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 広島工業大学
  • Year and Date: 2012-03-21
• [Presentation] 二状態で変化がある脳波共分散行列の同時対角化に基づく信号源推定法 (2012)
  • Author(s): 笹山瑛由, 濱田昌司, 小林哲生
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 玉川大学
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] fMRI 賦活部位を線形制約とするプリホワイトニングビームフォーマの脳波律動変動データへの適用 (2012)
  • Author(s): 笹山瑛由, 濱田昌司, 小林哲生
  • Organizer: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会
  • Place of Presentation: 玉川大学
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] fMRT賦活部位を線形制約とするプリホワイトニングビームフォーマの脳波律動変動データへの滴用 (2012)
  • Author(s): 笹山瑛由
  • Organizer: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会
  • Place of Presentation: 玉川大学
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による異方性誘電体内電界計算手法の検討 (2011)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 平成23年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 分極電荷を模擬するボクセルモデル用表面電荷法による異方性誘電体内電界計算 (2011)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2011-03-18
• [Presentation] GPU を用いるボクセルモデル用表面電荷法の性能比較 (2011)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 電気学会静止器回転機合同研究会
  • Place of Presentation: 同志社大学
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] GPUを用いるボクセルモデル用表面電荷法の性能比較 (2011)
  • Author(s): 濱田昌司
  • Organizer: 電気学会静止器回転機合同研究会
  • Place of Presentation: 同志社大学
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] 機能的MRI と脳磁図の統合解析法への適用をめざした空間フィルタに関する基礎的検討 (2010)
  • Author(s): 玉置直寛, 濱田昌司, 小林哲生
  • Organizer: 電気関係学会関西連合大会
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] 機能的MRIと脳磁図の統合解析法への適用をめざした空間フィルタに関する基礎的検討 (2010)
  • Author(s): 玉置直寛
  • Organizer: 電気関係学会関西連合大会
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Construction of human head voxel models from MR images for EEG analysis base on EM algorithm (2010)
  • Author(s): Teruyoshi Sasayama, Tomoaki Iida, Takenori Oida, Shoji Hamada, Tetsuo Kobayashi
  • Organizer: 2010 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering
  • Place of Presentation: GOLD COAST, AUSTRALIA
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による直交異方性媒質内電界計算法の検討
  • Author(s): 濱田 昌司
  • Organizer: 計算工学講演会
  • Place of Presentation: 京都教育文化センター
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による異方性導電体内の電界計算
  • Author(s): 濱田 昌司
  • Organizer: 電気学会A部門大会
  • Place of Presentation: 秋田大学
• [Presentation] 全頭型MEG 用コイルアレイ配置を磁気刺激用途に用いた場合の誘導場に関する検討
  • Author(s): 濱田 昌司
  • Organizer: 電気学会医用・生体工学研究会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
• [Presentation] ボクセルモデル用表面電荷法による不均質異方性導電体内電界計算法の検討
  • Author(s): 濱田 昌司
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Book] エレクトロニクス機器設計と電磁波による生体影響 (2011)
  • Author(s): 藤原修, 宅間董, 濱田昌司, 他
  • Total Pages: 200
  • Publisher: 三松株式会社
• [Book] エレクトロニクス機器設計と電磁波による生体影響 (2011)
  • Author(s): 藤原修
  • Total Pages: 200
  • Publisher: 三松株式会社
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://www.kuee.kyoto-u.ac.jp/~shamada/
• [Remarks] 木村陸王, 経頭蓋磁気刺激のための誘導電流分布合成用外部磁界源設定手法に関する検討, 京都大学学士論文, 2011 年 2 月 10 日