電磁界計算による脳皮質下直接電気刺激における刺激領域に関する検討

摘要

近年，脳腫瘍の摘出手術の方法として，覚醒下手術に関心が寄せられている．同手術の中で，大脳皮質下の切除空洞に電気刺激を行い，刺激に対する応答を筋電図記録により確認することで術者を誘導し，白質内の皮質脊髄路における錐体細胞の損傷のリスクを避ける．これにより，運動機能または言語機能の喪失のリスクを減らしながら腫瘍を切除することが可能となる．脳腫瘍近傍における正常組織とのより良い鑑別を目的として，電気刺激による錐体細胞の活性化を特徴づけ，かつ定量化することが必要である．同手術における直接電気刺激には単極または双極の電極が使用されるが，これら電極プローブのタイプおよびその幾何学的形状に応じて刺激領域が変化することが想定される．このような電極条件に応じた刺激領域の変化について，生物物理学的シミュレーションモデルを用いた研究は行われていない．本稿では，MR画像より作成されたリアル人体頭部モデルにおいてスカラーポテンシャル有限差分法を用いて脳内電位及び電界を計算し，さらに錐体細胞神経モデルを用いて活動電位を計算することで，電極条件に応じて活性化がどのように変化するかを評価し刺激領域の比較検討を行った．