Магнитная стимуляция периферических нервов: влияние неоднородности тканей

Введение: Периферические нервы расположены в резко неоднородной среде, включающей мышцы, кости, кровеносные сосуды и другие ткани. Изучена стимуляция срединного и локтевого нервов переменным магнитным полем в области запястья с особым вниманием к влиянию неоднородности тканей.

Методы: Для оценки распределения индуцированных токов при внешней магнитной стимуляции построена подробная трёхмерная конечно-элементная модель анатомических структур области запястья. Распределение электромагнитного поля в неоднородной области определяли как внутреннюю задачу Дирихле методом конечных элементов. Граничные условия получали на основе анализа поля векторного потенциала, создаваемого внешними катушками с током.

Результаты: Оценено и графически представлено распределение индуцированного тока при различных положениях стимулирующей катушки. Проведено сравнительное исследование реальной неоднородной структуры с анизотропной электропроводностью тканей и модельной однородной среды. Оценена возможность селективной стимуляции каждого из двух нервов.

Выводы: Разработанная модель может быть полезна для теоретического прогнозирования распределения токов в нервах при диагностической стимуляции и лечебных процедурах с использованием электромагнитного возбуждения. Продемонстрированы ошибки, возникающие при моделировании однородной области вместо реальных неоднородных биологических структур. Практическое значение предложенного подхода распространяется на любую произвольную слабо проводящую среду.