Dissertação
{en=Modeling and Optimization of Neural Activation during Spinal Cord Stimulation} {} EVALUATED
{pt=A Estimulação da Espinal Medula (EEM) é uma técnica de neuroestimulação utilizada no tratamento de diversos tipos de dor crónica. A modelação computacional de EEM é uma ferramenta importante no estudo dos efeitos produzidos por um estímulo eléctrico na activação de fibras nervosas. O programa UT-SCS, desenvolvido na Universidade de Twente, Enschede, Países Baixos, tem fornecido informações importantes sobre os mecanismos de EEM. No entanto, este software apresenta algumas limitações. Este trabalho teve como objectivo a construção de uma versão preliminar de um novo modelo computacional de EEM que possa ultrapassar as limitações do UT-SCS. Utilizou-se um programa de Elementos Finitos, COMSOL Multiphysics, em combinação com o MATLAB. Determinaram-se diversos parâmetros da activação de fibras nervosas e os resultados foram comparados com os obtidos utilizando o modelo UT-SCS. As simulações foram efectuadas para duas configurações de eléctrodos diferentes e fez-se variar a direcção da corrente aplicada nos eléctrodos. Em geral, os resultados obtidos com os dois modelos de EEM estiveram em concordância. As diferenças encontradas dever-se-ão às disparidades existentes entre as geometrias dos modelos. Para além disso, as distribuições de potencial eléctrico revelaram-se mais robustas no modelo COMSOL do que no modelo UT-SCS. O desempenho das duas configurações de eléctrodos no modelo novo foi também comparado. A configuração que utiliza dois ânodos de cada lado do cátodo central produziu melhores resultados, necessitando de uma amplitude menor de corrente. , en=Spinal Cord Stimulation (SCS) is a neurostimulation technique used to alleviate several kinds of chronic pain. Computer modeling of SCS is a powerful tool in predicting the effects of an electrical stimulus on nerve fiber activation. The UT-SCS, developed at the University of Twente, Enschede, The Netherlands, has provided useful insights on the mechanisms of SCS. Nevertheless,this software presents several limitations. This work aimed at building a first approach to a novel SCS model in an attempt to overcome the UT-SCS software limitations. A state-of-the-art Finite Element software, COMSOL Multiphysics, was used in combination with MATLAB. Several fiber activation parameters were determined and compared with those yielded by the UT-SCS model. The simulations were performed for two different three-lead configurations and the current was gradually steered across the contacts. In general, the results given by the two SCS models were in agreement. The differences were hypothesized to be due to geometrical differences between the two models. Moreover, the potential field distributions were more robust in the COMSOL model than in the UT-SCS. The performance of the two contact configurations in the new SCS model was then compared. The configuration consisting of two anodes on each side of a cathode gave overall better results at the cost of a lower current amplitude.}
setembro 21, 2009, 16:30
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