Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου - Ημερίδα ΠΜΣ Τμήματος Φυσικής ΑΠΘ 2017

1. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου
κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του
εγκεφάλου
Τομέας Εφαρμογών Φυσικής και Φυσικής Περιβάλλοντος Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Επιβλέπων Καθηγητής: Σαμαράς Θεόδωρος
Yπ. Διδάκτορας: Ζωή Μανώλη
Επιστημονικό Πεδίο Διδακτορικής Διατριβής: Εμβιοηλεκτρομαγνητισμός

2. Διακρανιακός ηλεκτρικός ερεθισμός (tDCS)
• ασθενές ρεύμα (~ 2 mA, DC) που εφαρμόζεται στο κρανίο  διέγερση του εγκεφάλου
• δευτερογενώς προάγει τη νευροπλαστικότητα του εγκεφάλου
Διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός (TMS)
• εναλλασσόμενα μαγνητικά πεδία (~1 Τ, pulsed 1ms) κοντά στο κρανίο επάγουν
ηλεκτρικό ρεύμα  διέγερση εγκεφάλου
Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

3. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Εφαρμογές μεθόδων
• Κατάθλιψη
• Αποκατάσταση κινητικής λειτουργίας (π.χ. μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο)
• Επιληψία
• Ημικρανίες
• Xρόνιος νευροπαθητικός πόνος
• Άνοια, Alzheimer
• Εξατομικευμένη θεραπεία πόνου σε ασθενείς που πάσχουν από καρκίνο
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

4. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Χαρακτηριστικά μεθόδων
• Μη επεμβατικές μέθοδοι
• Ασφαλείς τεχνικές
• Ανώδυνες
• Χωρίς παρενέργειες
• Οικονομικές στη χρήση
Εικόνα 1: α) tDCS β) TMS
(α)
(β)
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

5. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Σκοπός διατριβής
Μελέτη της κατανομής του πεδίου σε εγκεφαλικούς ιστούς
Υπολογισμός μέγιστης τιμής της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου
«Πρόβλεψη» διέγερσης εγκεφαλικών ιστών για εξατομικευμένη θεραπεία
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

6. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Σχεδιασμός προσομοιώσεων με ρεαλιστικά μοντέλα
• Σχεδιασμός ηλεκτροδίων/ πηνίων σύμφωνα με κλινικές μελέτες
Εικόνα 2: Σχεδιασμός ηλεκτροδίων και τοποθέτηση σε ρεαλιστικά ανατομικά μοντέλα
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

7. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου (V/m)
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

8. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου
Εικόνα 3: Κατανομή έντασης ηλεκτρικού πεδίου (V/m) στη φαιά και λευκή ουσία, στην παρεγκεφαλίδα και
στον υποθάλαμο του εγκεφάλου
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα
Υγιή Οξεία Φάση
Όγκος βλάβης 10cm3
Χρόνια Φάση
Όγκος βλάβης 50cm3

9. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Εξατομικευμένη θεραπεία
Εικόνα 4: Διαχωρισμός (segmentation) και ψηφιοποίηση των ιστών του εγκεφάλου
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

10. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Κατανομή έντασης ηλεκτρικού πεδίου
Εικόνα 5: Κατανομή έντασης ηλεκτρικού πεδίου (V/m) και ποσοστό διεγερμένου ιστού (φαιάς ουσίας)
με τιμή ηλεκτρικού πεδίου πάνω από το 70% της μέγιστης τιμής του ιστού
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

11. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
• Δυνατότητα γνώσης της τιμής του ηλεκτρικού
πεδίου πριν την κλινική εφαρμογή
• Διαφορετική τοποθέτηση των ηλεκτροδίων
Καλύτερη «εστίαση» (focality) στην περιοχή
ενδιαφέροντος
Εισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα ΣυμπεράσματαΕισαγωγή Σκοπός Μεθοδολογία Αποτελέσματα- Συμπεράσματα

12. Αριθμητικός υπολογισμός του πεδίου κατά τον διακρανιακό ερεθισμό του εγκεφάλου
Μελλοντική έρευνα
• TMS σε περιπτώσεις επιληπτικών ασθενών
• Επικύρωση των αριθμητικών προσομοιώσεων TMS
με μετρήσεις σε ασθενείς
(αναπλ. καθ. Β. Κισμικίδης, Τμήμα Ιατρικής, Α.Π.Θ.,Εργαστήριο κλινικής
Νευροφυσιολογίας)
• Ερεθισμός νευρώνων κατά τη διάρκεια του TMS