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2018 年度 実績報告書

医用画像に基づくオーダーメイド脳磁気刺激システムの開発

公募研究

研究領域医用画像に基づく計算解剖学の多元化と高度知能化診断・治療への展開
研究課題/領域番号 17H05293
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

平田 晃正  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード脳刺激 / 電気刺激 / 磁気刺激 / 刺激閾値
研究実績の概要

脳への非侵襲な磁気刺激による施術では、刺激を実現するコイル(装置により電流が注入される)は、患者の頭部表面と並行になるよう配置される。従って、頭部と刺激装置の典型的な位置関係を基準とし、脳内で誘導される電流を解析する必要がある。現状では、この基準位置決め作業にすら時間が取られているため、標準的な刺激位置以外の報告例がほとんどない。そこで、18体のMR画像から構築した人体モデルに対して数十万回に及ぶ試算を行い、 従来方法での問題点を統計的に見出すためのデータベース(標準脳にマッピング)を構築することに成功した。この結果、標準的な運動野に対する刺激においても、ばらつきが10%程度みられることなどが分かった。また、コイルと脳回との相対角度によりばらつきの幅は大きく異なることも分かった。さらに、脳内に誘導される電流、さらには神経刺激まで考慮した検討をヘント大学(ベルギー)などと協力して進めた。その結果、最大で脳刺激に必要な閾値には64.6%の差異がみられることが分かった。
一方、本計算モデルの臨床応用を検討するため、複数の脳画像から計算機上で構築した人体モデルに対して、個別に刺激条件を最適化、任意相対位置に刺激装置を置く状況を可視化できるシステムを開発した。その結果、実験において3-5回の刺激を実施、データを取得すれば、ターゲットとなる部位を概ね1平方センチメートル程度の範囲で推定できること、さらにはその有効性を外科手術の際に得られたデータとの対比から確認した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] アールト大学(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      アールト大学
  • [国際共同研究] ヘント大学(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      ヘント大学
  • [雑誌論文] Corticomotoneuronal Model for Intraoperative Neurophysiological Monitoring During Direct Brain Stimulation2019

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Hirata Akimasa、Tamura Manabu、Muragaki Yoshihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Neural Systems

      巻: 29 ページ: 1850026~1850026

    • DOI

      10.1142/S0129065718500260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combined Simulation of Bioelectromagnetics and Nerve Activation and its Application2018

    • 著者名/発表者名
      Hirata Akimasa、Laakso Ilkka、Gomez-Tames Jose、Hontani Hidekata
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      巻: 138 ページ: 265~270

    • DOI

      10.1541/ieejfms.138.265

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intraoperative direct subcortical stimulation: comparison of monopolar and bipolar stimulation2018

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Kutsuna Takaharu、Tamura Manabu、Muragaki Yoshihiro、Hirata Akimasa
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 63 ページ: 225013~225013

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aaea06

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atlas of optimal coil orientation and position for TMS: A computational study2018

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Hamasaka Atsushi、Laakso Ilkka、Hirata Akimasa、Ugawa Yoshikazu
    • 雑誌名

      Brain Stimulation

      巻: 11 ページ: 839~848

    • DOI

      10.1016/j.brs.2018.04.011

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Setting Reference Level in Human Safety Guidelines via Cortical Nerve Activation Intercomparison at IF2019

    • 著者名/発表者名
      J. Gomez-Tames, E. Rashed, A. Hirata, T. Tarnaud, E. Tanghe, T. Van de Steene, L. Martens, W. Joseph
    • 学会等名
      EMC Sapporo
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Induced Electric Field by different dTMS Coils2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hamasaka, J. Gomez-Tames, A. Hirata, I. Laakso, M. Lu, S. Ueno
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
  • [学会発表] Extended numerical modelling of cortical electrostimulation2018

    • 著者名/発表者名
      J. Gomez-Tames, A. Hirata
    • 学会等名
      BioEM2018
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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