一个快速的直接解决器,用于基于表面的整个头部建模的跨体磁刺激

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 计算生物学 计算生物学
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 精确的模拟跨磁刺激 (TMS) 电场对于大脑研究和临床应用至关重要.
• 现有的方法,如有限元素方法,可能是计算密集的,需要精确的网格精细化.

研究的目的:

• 开发和传播用于TMS建模的快速和准确的直接电场解决器.
• 通过高分辨率的大脑模型实现交互式神经导航和全面的生物物理建模.

主要方法:

• 使用边界元素快速多极方法 (BEM-FMM) 制定直接 (非代) TMS 解决方案.
• 纳入基于FMM的LU分解,每人计算一次,以进行高效的计算.
• 应用于基于MRI的高分辨率表面模型,拥有超过20万个观测点.

主要成果:

• BEM-FMM解决器在大约5秒 (3秒解决时间) 中准确地确定全球TMS字段.
• 在默认模型分辨率下实现无限的空间数值分辨率,准确度高.
• 经过网状精炼后,与有限元素方法 (SimNIBS) 显示出出色的一致性.

结论:

• 开发的直接BEM-FMM解决器为TMS建模提供了一个计算效率高,准确的替代方案.
• 促进了广泛的TMS分析,包括神经导航和生物物理建模.
• 该解决方案可供学术用户免费使用,以推进TMS研究.