人脑皮层电刺激评估的数值研究：在均匀磁场作用下的中间频范围
医学物理
2025-02-12 v1
摘要
目标：国际指南和标准已制定了人类防护的辐射暴露限值，以防止中间频范围（300 Hz至100 kHz）内最敏感组织——周围神经系统（PNS）以及较低频率下中枢神经系统（CNS）发生电刺激所致的不良健康效应。然而，需重新评估在中间频范围内针对CNS电刺激的防护限值，因为在电磁头部暴露期间，大脑组织的重要性日益凸显。本研究旨在推导CNS皮层刺激水平，以评估现有防护限值的合规性。方法：采用多尺度计算建模技术，对通过将单个神经元整合到逼真解剖头模型中来评估神经元刺激阈值。本文考察了运动皮层中五种不同的可兴奋性膜模型，并应用于三个人类头模型，提供了目前最为全面和广泛的评估。结果：当前的保护限值仍保守，仅在受限和密封边界条件下，0.02%和2.4%的轴突未达标。该研究突显了显著的个体差异（最高可达600%的平均阈值），并阐明了神经激活模型对可允许水平评估的影响。结论：当前的电场限值在中间频范围内的CNS电刺激下较为保守，但在较高频率下安全裕度降低，需进一步评估。影响：本研究的发现和方法论为修订电磁安全暴露指南提供了依据并提供宝贵的见解。
引用
@article{arxiv.2502.07565,
title = {Numerical Study on Human Brain Cortical Electrostimulation Assessment During Uniform Magnetic Field Exposure at Intermediate Frequencies},
author = {Jose Gomez-Tames and Thomas Tarnaud and Wout Joseph and Emmeric Tanghe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.07565},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 5 figures, 1 table