経頭蓋電流刺激のための電場解析の準静的近似誤差【JST・京大機械翻訳】

Gaugain Gabriel; Queguiner Lorette; Bikson Marom; Sauleau Ronan; Zhadobov Maxim; Modolo Julien; Nikolayev Denys

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202208919899144 整理番号：22P0327977

経頭蓋電流刺激のための電場解析の準静的近似誤差【JST・京大機械翻訳】

Quasi-Static Approximation Error of Electric Field Analysis for Transcranial Current Stimulation

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発行年： 2022年04月07日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年12月09日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

目的:経頭蓋交流刺激(tACS)により誘導される電場の数値モデリングは,現在,神経反応を予測し,理解するための標準手順の一部である。電場計算のための準静的近似は,一般的に計算コストを減らすために適用される。ここでは,広い周波数領域での近似の妥当性を解析し,定量化することを目的とした。アプローチ:著者らは,解剖学的ヘッドモデルを用いて電磁モデリング研究を行い,純粋オーム媒体(すなわち,静的定式化)または損失性誘電媒体(準静的定式化)のいずれかを仮定した近似を考察した。結果を,高調波とパルス信号の場合のMaxwell方程式の解と比較した。最後に,これらの誤差に対する電極位置決めの影響を解析した。主な結果:著者らの知見は,準静的近似が有効であり,1.43MHzまで1%以下の相対誤差を生成することを示した。最大誤差は静的事例で導入され,誤差が全考慮スペクトルにわたって1%以上であり,10Hzで脳で20%と高かった。パルス波形に対する組織の容量効果を考慮する特別な重要性も強調し,それは純粋オーム近似で誘起された信号歪を防ぐ。ニューロンレベルで,結果は,集束点において22%の高さのセンス電場の差を示し,錐体細胞発火時間に影響を与える。意義:準静的近似は,tACSに現在使用されている周波数領域で有効である。しかし,誘電率(静的定式化)を無視することは,高調波と非調和信号の両方に対して顕著な誤差を導入する。信頼できる低周波誘電データが正確なtCS数値モデリングに必要であることを指摘した。【JST・京大機械翻訳】

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