Компромисс между глубиной воздействия и фокальностью электрического поля при транскраниальной магнитной стимуляции: сравнение 50 конструкций катушек с помощью моделирования

Введение: Предложены и доступны различные конструкции катушек для транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Однако ключевые характеристики катушек, такие как фокальность электрического поля и его ослабление с глубиной, недостаточно сопоставлены. Знание характеристик фокальности и глубины воздействия может помочь исследователям и практикующим врачам при выборе катушки и интерпретации результатов исследований ТМС.

Цель: Количественно оценить фокальность электрического поля и глубину его проникновения для различных катушек ТМС.

Методы: Распределение электрического поля, создаваемого 50 катушками ТМС, моделировали методом конечных элементов в сферической модели головы человека. Для каждой конструкции катушки глубину проникновения поля оценивали по глубине на уровне половины максимума d(1/2), а фокальность — по тангенциальной площади распространения S(1/2), определяемой как отношение объёма области половинного значения V(1/2) к глубине на уровне половины максимума: S(1/2) = V(1/2)/d(1/2).

Результаты: Фокальность электрического поля и глубина его проникновения у 50 катушек варьировали в широких пределах, однако для всех конструкций наблюдался компромисс между глубиной и фокальностью: катушки с большей глубиной воздействия не могут обеспечивать такую же фокальность, как катушки, воздействующие на более поверхностные структуры. Диапазоны достижимых значений d(1/2) были сходными для катушек, создающих круговое и восьмиобразное распределение поля: 1,0–3,5 см и 0,9–3,4 см соответственно. При этом катушки с полем в форме восьмёрки были более фокальными: минимальное значение S(1/2) составляло 5 см² против 34 см² у катушек с круговым распределением поля.

Выводы: При любой конструкции катушки возможность непосредственно стимулировать более глубокие структуры мозга достигается ценой более широкого распространения электрического поля. Новые конструкции катушек следует сравнивать с контрольными катушками по единым показателям, таким как d(1/2) и S(1/2).