-SATA: 個々の脳における経頭蓋直流刺激によって生成された電流密度を推定するためのMATLABベースのツールボックス

-SATA: A MATLAB based toolbox to estimate current density generated by transcranial direct current stimulation in an individual brain.

• Rajan Kashyap
• Sagarika Bhattacharjee
• Ramaswamy Arumugam
• Kenichi Oishi
• John E Desmond
• Sh Annabel Chen

抄録

背景:

経頭蓋直接電流刺激（tDCS）は、頭皮に設置した電極に微弱な電流を流す技術です。tDCSによって脳に誘導される電流の分布は、Realistic-volumetric-Approach-based-Simulator-for-Transcranial-electric-stimulation (ROAST)のようなシミュレーションツールボックスによって提供されています。しかし、大脳皮質のターゲット領域と中間領域に誘導される電流密度を推定するための手順は複雑である。この問題を解決するために開発されたのがSATA（Systematic-Approach-for-tDCS-Analysis）である。しかし、SATAは標準化されたヘッドスペースのみに限定されています。ここではそれを個々の頭部にまで拡張するための個別SATA(-SATA)を開発した。

BACKGROUND: Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) is a technique where a weak current is passed through the electrodes placed on the scalp. The distribution of the electric current induced in the brain due to tDCS is provided by simulation toolbox like Realistic-volumetric-Approach-based-Simulator-for-Transcranial-electric-stimulation (ROAST). However, the procedure to estimate the total current density induced at the target and the intermediary region of the cortex is complex. The Systematic-Approach-for-tDCS-Analysis (SATA) was developed to overcome this problem. However, SATA is limited to standardized headspace only. Here we develop individual-SATA (-SATA) to extend it to individual head.

方法:

15人の被験者のT1強調画像を、強度の異なる2台のMRI（Magnetic Resonance Imaging）スキャナーから撮影しました。被験者をまたいで、モンタージュをROASTでシミュレートした。-ＳＡＴＡは、ＲＯＡＳＴの出力をタライラック空間に変換する。前交連（AC）、後交連（PC）、および中間矢状体（MS）ポイントのx、yおよびz座標は、変換のために必要です。ACとPCはacpcdetectツールボックスを用いて検出する。私たちは、画像中のMSを決定する方法を開発し、BrainSight®を使用してその位置を手動で交差検証しました。

METHOD: T1-weighted images of 15 subjects were taken from two Magnetic Resonance Imaging (MRI) scanners of different strengths. Across the subjects, the montages were simulated in ROAST. -SATA converts the ROAST output to Talairach space. The x, y and z coordinates of the anterior commissure (AC), posterior commissure (PC), and Mid-Sagittal (MS) points are necessary for the conversion. AC and PC are detected using the acpcdetect toolbox. We developed a method to determine the MS in the image and cross-verified its location manually using BrainSight®.

結果:

SATAを使用した点の決定は、迅速かつ正確です。SATAは、2つの異なるスキャナからの画像上でテストされた、個人の皮質小葉と回旋神経に誘導された電流密度の推定値を提供しています。

RESULT: Determination of points with -SATA is fast and accurate. The -SATA provided estimates of the current-density induced across an individual's cortical lobes and gyri as tested on images from two different scanners.

結論:

研究者は、-SATAを使用してtDCSモンタージュをカスタマイズすることができます。また、-SATAを使用することで、脳のターゲット領域と中間領域にまたがる電流密度の個人間変動を簡単に計算することができます。このソフトウェアは一般に公開されています。

CONCLUSION: Researchers can use -SATA for customizing tDCS-montages. With -SATA it is also easier to compute the inter-individual variation in current-density across the target and intermediary regions of the brain. The software is publicly available.

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