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Development of an Automated Motor Threshold Determination System for Transcranial Magnetic Stimulation (Masterthesis)

19.09.2014

Stasys Hiob


19.09.2014, 10:00, room 3945

Abstract:

Die Magnetstimulation ist eine hoch innovative Methode, mit der Nervenzellen in ihrer elektrischen Aktivität beeinflusst werden können. Die Stimulation erfolgt durch kurze Magnetpulse, die über eine Stimulationsspule einen Stromfluss in oberflächennahen Hirnarealen induziert. Je nach Ort und Art der Magnetstimulation werden Neuronen in ihrer Arbeit gehemmt oder gefördert. Langsame Frequenzen (<5 Hz) dämpfen, höhere Frequenzen steigern die Erregbarkeit.

Der Stimulator selbst existiert bereits; nun gilt es, durch eine geeignete Ansteuerung eines oder mehrerer Stimulationskanäle die Behandlungsmöglichkeiten und den Behandlungserfolg für den klinischen Anwender zu optimieren.

Basierend auf einer schon vorhandenen Ansteuerlösung (Hard- und Software) sollen einige grundlegend neue Funktionen realisiert werden. Hierzu gehören:

    - Erweiterung des bisher 1-kanaligen Konzepts auf 4 Stimulationskanäle, die vom Anwender unabhängig voneinander in Echtzeit angesteuert werden können, um z.B. die Interaktion unterschiedlicher Areale des ZNS (zentrales Nervensystem) zu untersuchen; die Zeitauflösung je Kanal sowie zwischen den Kanälen muss dabei auf 0,1 ms genau erfolgen. Um auch bei Ansteuerung durch einen handelsüblichen Windows-PC jederzeit die Realzeitanforderungen eines solchen Systems einhalten zu können, wird das Timing einer solchen Stimulationsserie durch einen Mikrocontroller vorgenommen; der Zugriff vom PC auf diesen Controller erfolgt über USB.

    - Einbindung einer (externen) EMG-Ableitung (Elektromyografie – Messung der elektrischen Muskelaktivität), um zusammen mit dem/den angeschlossenen Stimulationsgerät(en) eine closed-loop Anwendung zu ermöglichen (Online-Steuerung der Stimulationsintensität, basierend auf dem erfassten EMG-Signal).

    - Basierend auf den o.a. Arbeitsschritten: Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zur automatisierten Bestimmung der physiologischen Reizschwelle des Patienten/Probanden. Hierfür sind vorbereitend eine Recherche des aktuellen Stands der Forschung sowie eine Analyse der Patentsituation nötig.