A generalized workflow for conducting electric field-optimized, fMRI-guided, transcranial magnetic stimulation.
A generalized workflow for conducting electric field-optimized, fMRI-guided, transcranial magnetic stimulation.
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DOI：
10.1038/s41596-020-0387-4
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发表时间：
2020-11
期刊：
影响因子：
14.8
通讯作者：
Grillon C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Balderston NL;Roberts C;Beydler EM;Deng ZD;Radman T;Luber B;Lisanby SH;Ernst M;Grillon C
经颅磁刺激(TMS)是一种无创刺激大脑皮层的方法，在精神病学中有应用，如治疗抑郁症和焦虑症。尽管存在许多使用图8线圈的TMS靶向方法，但许多方法没有考虑到解剖学上的个体差异，或者不能在靶点上推广。该方案结合了功能磁共振成像(FMRI)和迭代电场(E-field)建模，以一种通用的方法来针对特定对象的TMS目标，能够优化刺激位置和TMS线圈方向。为了应用该协议，用户应该(I)操作地定义感兴趣区域(ROI)，(Ii)从结构MRI数据生成头部模型，(Iii)对功能MRI数据进行预处理，(Iv)识别ROI内的单个受试者刺激部位，以及(Iv)进行电场建模以识别最佳线圈方向。与标准的靶向方法相比，这种方法显示了(I)在不同受试者之间刺激部位的可变性降低，(Ii)头皮到皮质靶点的距离减少，以及(Iii)最佳线圈方向的可变性减少。执行这一方案需要在结构和功能磁共振成像处理方面的中级技能。该方案耗时约24小时完成，并演示了如何将受限的fMRI靶向与迭代电场建模相结合，作为一种通用方法来优化TMS线圈的位置及其取向。
Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a noninvasive method to stimulate the cerebral cortex that has applications in psychiatry, such as in the treatment of depression and anxiety. Although many TMS targeting methods that use figure-8 coils exist, many do not account for individual differences in anatomy or are not generalizable across target sites. This protocol combines functional magnetic resonance imaging (fMRI) and iterative electric-field (E-field) modeling in a generalized approach to subject-specific TMS targeting that is capable of optimizing the stimulation site and TMS coil orientation. To apply this protocol, the user should (i) operationally define a region of interest (ROI), (ii) generate the head model from the structural MRI data, (iii) preprocess the functional MRI data, (iv) identify the single-subject stimulation site within the ROI, and (iv) conduct E-field modeling to identify the optimal coil orientation. In comparison with standard targeting methods, this approach demonstrates (i) reduced variability in the stimulation site across subjects, (ii) reduced scalp-to-cortical-target distance, and (iii) reduced variability in optimal coil orientation. Execution of this protocol requires intermediate-level skills in structural and functional MRI processing. This protocol takes ~24 h to complete and demonstrates how constrained fMRI targeting combined with iterative E-field modeling can be used as a general method to optimize both the TMS coil site and its orientation.
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DOI：
10.3791/2345
发表时间：
2010-11-12
期刊：
Journal of visualized experiments : JoVE
影响因子：
--
作者：
Horvath, Jared C;Mathews, John;Pascual-Leone, Alvaro
通讯作者：
Pascual-Leone, Alvaro
DOI：
10.1016/j.neucli.2010.01.001
发表时间：
2010-03-01
影响因子：
3
作者：
Ahdab, R.;Ayache, S. S.;Lefaucheur, J. -P.
通讯作者：
Lefaucheur, J. -P.
DOI：
10.1016/j.cortex.2012.05.022
发表时间：
2013-05
期刊：
Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior
影响因子：
--
作者：
Barbey AK;Koenigs M;Grafman J
通讯作者：
Grafman J
影响因子：
2.3
作者：
Altamura, Mario;Elvevag, Brita;Goldberg, Terry E.
通讯作者：
Goldberg, Terry E.
影响因子：
7.7
作者：
Laakso, Ilkka;Murakami, Takenobu;Ugawa, Yoshikazu
通讯作者：
Ugawa, Yoshikazu