| 講演名 | 2015-01-30 マルチスケールシミュレーションによる経頭蓋直流電気刺激の安全性に関する検討(光-無線融合NW、新周波数(波長)帯デバイス、フォトニックNW・デバイス、フォトニック結晶、ファイバとその応用、光集積回路、光導波路素子、光スイッチング、導波路解析、一般) 杉山 侑紀也, ラークソ イルッカ, 平田 晃正, 田中 悟志, 小山 総市朗, 定藤 規弘, |
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| 抄録(和) | 近年,医療分野において脳の活動性を非侵襲的かつ局所的に刺激あるいは修飾することに関心が高まっている.その方法の一つとして,tDCS(経頭蓋直流電気刺激)が挙げられる.tDCSとは,人体頭部に二つの電極を貼り付け1-2mA程度の直流電流を5-30分間流し続けることによって脳の活動を修飾する治療方法である.この治療法は,認知・運動機能障害を持つ人のリハビリテーション方策として有効であることが示されている.安全性に関しては重篤な副作用が出るとの報告はされていないものの,発赤,痒み,頭痛等の様々な副作用が存在しおり,その発生機構については未だ明らかではない.本稿では,tDCSを施術した際の副作用の発生機構を物理的見地から考察するために,人体モデルに対する解析を行った.その結果,mm程度の分解能の人体モデルに対する電磁界解析より,皮膚表面のインピーダンスを再現することは困難であることがわかった.そこで,皮膚表面における毛穴の影響を考察するために,平板多層モデルに対する高分解能解析を行い,両者を統合的に評価することにより,実験結果と良く一致した.主な結果として,電極を浸す液体が毛穴における状態を変化させ,電極端部における電界の局在化に影響を与える可能性があること,特に,食塩水に浸すことにより副作用の可能性を低減できることが示唆された. |
| 抄録(英) | In recent years, there has been a growing interest in stimulating or modulating the activity of the brain non-invasively and locally in the medical treatment. Transcranial direct current electrical stimulation (tDCS), one of such methods, is a treatment method to modulate the activity via an electric current strength of 1-2mA with two electrodes for the duration of 5-30 mins. This treatment has shown to be effective as a rehabilitation strategy for those with cognitive-motor dysfunction. Although no critical side effect has been reported regarding the human safety, symptoms such as redness, itching, and headaches are observed, and those causes have not yet been clarified. In this study, we employed an anatomically based human head model to investigate the induced electric field during a tDCS treatment. Since this kind of head models are difficult to take into account the skin surface in detail, we also considered a high-resolution multi-layer rectangular model simulating realistic skin layer. Combined results of the simulations may explain the experimental results, enabling to discuss possible side effect of tDCS more precisely from physical viewpoint. |
| キーワード(和) | 経頭蓋直流電気刺激 / 安全性評価 / マルチスケールシミュレーション / 有限差分法 |
| キーワード(英) | tDCS (transcranial direct current stimulation) / Safety assessment / Multi-scale Simulation / SPFD (Scalar Potential Finite Difference) Method |
| 資料番号 | PN2014-53,OPE2014-178,LQE2014-165,EST2014-107,MWP2014-75 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | EST |
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| 開催期間 | 2015/1/22(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Electronic Simulation Technology (EST) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | マルチスケールシミュレーションによる経頭蓋直流電気刺激の安全性に関する検討(光-無線融合NW、新周波数(波長)帯デバイス、フォトニックNW・デバイス、フォトニック結晶、ファイバとその応用、光集積回路、光導波路素子、光スイッチング、導波路解析、一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Multi-Scale Simulation of Transcranial Direct Current Stimulation for Safety Assessment |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 経頭蓋直流電気刺激 / tDCS (transcranial direct current stimulation) |
| キーワード(2)（和/英） | 安全性評価 / Safety assessment |
| キーワード(3)（和/英） | マルチスケールシミュレーション / Multi-scale Simulation |
| キーワード(4)（和/英） | 有限差分法 / SPFD (Scalar Potential Finite Difference) Method |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 杉山 侑紀也 / Yukiya SUGIYAMA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 Nagoya Institute of Technology |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | ラークソ イルッカ / Ilkka LAAKSO |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 Nagoya Institute of Technology |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 平田 晃正 / Akimasa HIRATA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学 Nagoya Institute of Technology |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 田中 悟志 / Satoshi TANAKA |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 浜松医科大学 Hamamatsu University School of Medicine |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 小山 総市朗 / Soichiro KOYAMA |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 総合研究大学院大学:生理学研究所 The Graduate University for Advanced Studies:Natural Institute for Physiological Sciences |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 定藤 規弘 / Norihiro SADATO |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 総合研究大学院大学:生理学研究所 The Graduate University for Advanced Studies:Natural Institute for Physiological Sciences |
| 発表年月日 | 2015-01-30 |
| 資料番号 | PN2014-53,OPE2014-178,LQE2014-165,EST2014-107,MWP2014-75 |
| 巻番号（vol） | vol.114 |
| 号番号（no） | 433 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | |