목적 : 본 연구는 신경망의 인과성을 이해하기 위해 사용되는 방법인 뇌경두개자기자극기 (TMS)를 기능자기공명영상
(fMRI) 내에서 동시에 시행하기 위한 적합성을 평가하는데 그 목적이 있다.
대상 및 방법 : TMS 코일을 지지할 수 있도록 비자성의 특징을 갖는 물질인 Polyetherether Keton (PEEK)을 이용하여 홀
더를 제작하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 MR 스캐너 안에서의 TMS 코일의 위치와 방향에 따른 자기장의 분포를 계
산하였다. 또한, TMS 자극시 발생할 수 있는 영상 왜곡을 최소화하면서 fMRI영상을 획득하기 위하여 볼륨과 볼륨 획득 사
이 간극 동안 TMS 자극을 가하는 기법을 제안하였다.
결과 : 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 코일 중심의 자기장은 코일에서 거리가 멀어질 수록 급격하게 감소함을 확인하였다. 팬텀
실험을 통해 fMRI 자극제시는 볼륨간 시간 간격을 100 ms정도 수준에서도 영상 왜곡을 줄이는데 문제가 없음을 확인하였
다. 운동 과제 수행과 TMS로 운동 중추 자극시 각각의 뇌반응 분석 연구를 통해 fMRI 측정 중 TMS가 가능함을 확인하였다.
결론 : 본 연구를 통해 fMRI 환경 내에서 관심 영역에 TMS를 가함으로써 뇌 기능의 인과적 연결성 연구를 할 수 있는 기본
도구를 확립하게 되었다.Purpose : The purpose of this study was to setup a concuurent transcranial magnetic stimulation (TMS)-functional
MRI (fMRI) system for understanding causality of the functional brain network.
Materials and Methods: We manufactured a TMS coil holder using nonmagnetic polyether ether ketone (PEEK).
We simulated magnetic field distributions in the MR scanner according to TMS coil positions and angles. To minimize
image distortions caused by TMS application, we controlled fMRI acquisition and TMS sequences to trigger
TMS during inter-volume intervals.
Results: Simulation showed that the magnetic field below the center of the coil was dramatically decreased with
distance. Through the MR phantom study, we confirmed that TMS application around inter-volume acquisition
time = 100 miliseconds reduced imaging distortion. Finally, the applicability of the concurrent TMS-fMRI was tested
in preliminary studies with a healthy subject conducting a motor task within TMS-fMRI and passive motor
movement induced by TMS in fMRI.
Conclusion: In this study, we confirmed that the developed system allows use of TMS inside an fMRI system,
which would contribute to the research of brain activation changes and causality in brain connectivity.