脑部各向异性对经颅时间干扰刺激影响的影响：面向可靠电极阵列优化的数值分析

背景与目的：经颅时间干扰刺激（TIS）是一种新型经颅电刺激方法，能够实现对深部脑结构的聚焦靶向。当靶向深部区域时，电流路径穿越高度各向异性的白质，使各向异性成为潜在的关键因素。本研究旨在首次阐明各向异性如何影响深部脑区的干扰电流，并评估其对 TIS 电极阵列优化的影响。方法：构建包含各向异性与各向同性电导率的解剖头部导体模型，以评估各向异性在脑内干扰电场分布和电极阵列优化中的作用。对于各向异性电导率，依据扩散加权成像数据推导灰质、白质及深部脑结构的电导张量。基于帕累托前沿优化进行电极阵列优化。结果：在文献中报告的 TIS 电极阵列中，各向异性电导率显著改变干扰电场强度，白质区域差异可达 18%，而深部脑结构的差异则低于 12%。对于 TIS 优化电极阵列，这些电导率模型之间的差异仅导致约 50% 的电极阵列不一致。然而，当限制于焦点性和靶场强度差异在 10% 范围内时，一致性提升至近 90%。结论：纳入各向异性电导率对于确定个体化的焦点性和靶场特征至关重要。此外，各向异性可显著影响最优电极阵列的选择，但在实际的焦点性和靶场容差范围内，电极阵列选择趋于一致。