Real-time visualization and precision targeting in transcranial magnetic stimulation
经颅磁刺激的实时可视化和精确定位
基本信息
- 批准号:10195450
- 负责人:
- 金额:$ 27.73万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-02-01 至 2023-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdultAffectAlgorithmsAnatomyBoundary ElementsBrainBrain DiseasesBrain MappingBrain regionClinicalClinical ResearchComplexComputational algorithmComputer softwareComputing MethodologiesDataData SetDevicesDiseaseElementsFiberFunctional Magnetic Resonance ImagingGeometryGrantHelmetHourHumanLateralLeftMajor Depressive DisorderMapsMedical ImagingMental disordersMethodsModelingMonitorMovementNetwork-basedNeuronavigationNeuronsObsessive-Compulsive DisorderOutcomePatientsPhysiologicalPositioning AttributePrefrontal CortexPropertyResolutionScalp structureSiteSpeedStructureSurfaceSystemTechniquesTimeTissuesTrainingTranscranial magnetic stimulationTreatment EfficacyUser-Computer InterfaceVisualizationWorkautomated algorithmbasecingulate cortexconnectomedeep learningdeep neural networkelectric fieldimaging platformimprovedneglectnetwork architectureneural networkneural network architectureneuroimagingneuroregulationnovelsimulationsimulation softwaretooltreatment planningvirtualvirtual realitywhite matter
项目摘要
Project Summary
Title: Real-time visualization and precision targeting in transcranial magnetic stimulation
Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive device-based neuromodulation technique for probing
neuronal networks and treating mental disorders such as major depressive disorder (MDD) and Obsessive-
Compulsive Disorder (OCD). The treatment efficacy of TMS relies on placing TMS coils to accurately stimulate
the underlying disease-related brain target. Since TMS-evoked electric field (E-field) is affected by complex
tissue structures and brain geometry, it relies on using computational algorithms, such as boundary element
modeling (BEM) and finite element modeling (FEM), to estimate the stimulation site. But the relative long
computation time of these methods is a limitation for real-time visualization of the stimulation target during brain
mapping and for computing the optimal coil position for treatment planning. In this grant, we propose to develop
a deep-neural-network based method to accelerate E-field prediction. We will develop a novel deep-neural-
network architecture to predict E-field by using training data computed using the FEM algorithm with anisotropic
tissue conductivity. Then, we will integrate the trained neural network into a 3DSlicer software module for real-
time E-field visualization. Moreover, we will develop a computational algorithm to search for the optimal coil
position to maximize the stimulation of a selected brain target within a clinically feasible time. The outcome of
this grant will transform deep-learning techniques into a useful tool to enhance the application of TMS in clinical
research.
项目概要
标题:经颅磁刺激中的实时可视化和精确定位
经颅磁刺激 (TMS) 是一种基于非侵入性设备的神经调节技术,用于探测
神经元网络和治疗精神障碍,如重度抑郁症(MDD)和强迫症
强迫症(OCD)。 TMS的治疗效果依赖于放置TMS线圈的精确刺激
潜在的与疾病相关的大脑目标。由于 TMS 诱发电场 (E-field) 受到复杂的影响
组织结构和大脑几何形状,它依赖于使用计算算法,例如边界元
建模(BEM)和有限元建模(FEM),以估计刺激部位。但相对较长
这些方法的计算时间限制了大脑过程中刺激目标的实时可视化
映射并计算治疗计划的最佳线圈位置。在这笔赠款中,我们建议开发
一种基于深度神经网络的加速电场预测的方法。我们将开发一种新颖的深度神经网络
通过使用具有各向异性的 FEM 算法计算的训练数据来预测电场的网络架构
组织电导率。然后,我们将训练好的神经网络集成到 3DSlicer 软件模块中以进行实时
时间电场可视化。此外,我们将开发一种计算算法来搜索最佳线圈
在临床可行的时间内最大限度地刺激选定的大脑目标。结果
这笔赠款将把深度学习技术转化为有用的工具,以增强 TMS 在临床中的应用
研究。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
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Real-time visualization and precision targeting in transcranial magnetic stimulation
经颅磁刺激的实时可视化和精确定位
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