一种用于精准经颅直流电刺激的优化方法
最优化与控制
2016-09-27 v2
摘要
经颅直流电刺激是一种通过头皮电极提供微弱电流以改变神经兴奋性的非侵入性脑刺激技术。本研究旨在引入并分析一种用于安全且精准的多阵列经颅直流电刺激(tDCS)的新型优化方法。在优化中，我们考虑带 Neumann 边界条件的拉普拉斯方程的最优控制问题，具有控制与逐点梯度状态约束。我们证明了所提方法的存在性、残差与目标收敛结果，并在高度真实的六分区几何自适应六面体头部模型中给出计算机仿真结果。对所提最小化问题的离散化采用有限元方法，并证明了离散优化问题至少存在一个极小化子。对相应离散化问题的数值求解采用交替方向乘子法，并针对聚焦性、目标强度与方向全面考察了皮层电流场。数值结果表明，与标准双极电极配置相比，优化后的电流场显示出显著更高的聚焦性，且在大多数情况下与目标矢量具有更高的方向一致性。
引用
@article{arxiv.1506.07744,
title = {An optimization approach for well-targeted transcranial direct current stimulation},
author = {Sven Wagner and Martin Burger and Carsten H. Wolters},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.07744},
year = {2016}
}