Softaxic neuronavigation system for TMS (SofTaxic)

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Ferracuti
Stefano
Struttura
DIPARTIMENTO DI NEUROSCIENZE UMANE
Descrizione

Il sistema di neuronavigazione SofTaxic Optic è un sofisticato sistema di neuronavigazione
stereotassica pensato per l'utilizzo con i principali dispositivi di Stimolazione Magnetica
Transcranica (TMS), quali ad esempio gli stimolatori Magstim.
Il software SofTaxic comprende un ambiente integrato ed intuitivo per la TMS, con particolare
attenzione alle applicazione TMS-Elettroencefalografia (TMS/EEG), TMS/Risonanza Magnetica
Funzionale (fMRI) e TMS/Diffusion Tensor Imaging (DTI). Durante una sessione TMS il software
Softaxic Optic mostra e registra tutti i dati spaziali, neuroanatomici e funzionali di interesse per
l'utilizzatore, quali ad esempio la posizione e l'orientamento dei coil di stimolazione (è possibile
anche l'utilizzo di due coil di stimolazione in contemporanea), i dati del target spaziale del cervello
(riferito alle immagini MRI 3D, MNI/Talairach stereotaxic), i dettagli neuroanatomici (label inserite
dagli utenti, area di Brodmann, emisferi, lobi, regioni) l'intensità del campo elettrico indotto
localmente dalla stimolazione, la distanza coil focus - brain target ed altri.
Softaxic Optic - KPI:
 Grande accuratezza spaziale nella localizzazione del brain target
 Informazioni complete sul Brain Target (i.e. MRI and stereotaxic Montreal Neurological
Institute-MNI/Talairach coordinates, Atlante neuroanatomico, Intensità del campo elettrico
indotto localmente, distanza dal target del coil focus etc.)
 Procedure di attivazione veloci, automatiche, guidate e facilmente riproducibili
(ricostruzione 3D MR del modello scalpo/cervello, Processo di estrazione del cervello,
Procedure di co-registrazione spaziale etc.)
 Possibilità di importare files DICOM/NIFTI/Analyze
 In assenza di immagine MR del soggetto, è possibile utilizzare un innovativo e accurato
modello di cervello basato su template MR medio individualizzato e probabilistico.
 Mappatura dei campi elettrici indotti dalla TMS su un modello realistico di cervello
ricostruito da immagini MR, con possibilità di navigare utilizzando questa informazione
 Possibilità di utilizzare fino a 2 coil di stimolazione in maniera contemporanea
 Supporto guidato per il posizionamento e riposizionamento (studi longitudinali) dei coil di
stimolazione
 Possibilità di compiere studi integrati TMS/EEG, TMS/fMRI, TMS/DTI e studi sui Potenziali
Evocati Motori (MEPs)

Alcuni tool presenti all'interno del software SofTaxic lo caratterizzano spiccatamente all'interno del
panorama dei sistemi di neuronavigazione:
 Possibilità di creazione di un modello di cervello probabilistico individualizzato:
fatta salva la possibilità di utilizzare le immagini RM del soggetto stesso che possono essere
importate in formato DICOM, Nifty, Analyze nelle tre viste assiale, coronale e sagittale,
qualora non fossero disponibili immagini MRI del soggetto in esame, il sistema SofTaxic
utilizza una procedura innovativa unica nel suo genere. SofTaxic permette di utilizzare le
MRI di un template adattandole per ogni soggetto mediante una innovativa e validata
procedura di warping 3D. Partendo da un modello di testa probabilistico normalizzato che
conserva i correlati anatomici cervello-scalpo di un modello RM medio è possibile creare un
accurato insieme di dati MR stimati, utilizzando 3 punti craniometrici riferiti ad uno stesso
spazio stereotassico, specifici per il soggetto in esame con accuratezza media di 4,69 mm
(SD ± 2,21 mm).
 Calcolo del campo elettrico indotto da TMS basato sul modello cerebrale
realistico costruito da MR: il campo elettrico indotto dalla stimolazione TMS interagisce
con il sistema neurale e può eccitare o inibire le regioni del cervello alterando i potenziali di
membrana dei neuroni. La possibilità di conoscere la distribuzione del campo indotto è
fondamentale per valutare la posizione spaziale, l'orientamento, il livello e l'estensione della
stimolazione. Il sistema SofTaxic permette di calcolare il campo indotto grazie ad un
algoritmo appositamente creato e scientificamente convalidato utilizzabile sul modello
realistico del cervello ricostruito dalle immagini MR.
 Mappa della distanza Coil Focus - Brain Target: ll campo magnetico prodotto dal coil
TMS diminuisce all'aumentare della distanza tra il punto di fuoco del coil (coil focus) e il
punto sulla corteccia cerebrale che si desidera stimolare (brain target). Di conseguenza i
campi elettrici indotti più alti e più ampi si trovano nelle aree superficiali del cervello, per
cui il punto ottimale sullo scalpo per effettuare la stimolazione corrisponde alla distanza
minima tra il coil focus e il brain target che si desidera colpire. Per questo motivo il
software SofTaxic tra i diversi valori mostra e registra anche le informazioni relative al
target spaziale sul cervello, l'intensità del campo elettrico indotto localmente dalle
stimolazioni, la distanza coil focus - brain target che può essere anche richiamata per
guidare l'operatore nel posizionamento del coil in modo veloce.
 Atlante neuroanatomico del cervello: all'interno del software SofTaxic è stato
implementato un Atlante anatomico che permette all'utente di individuare i dettagli
anatomici (emisferi, lobi, regioni, Brodmann area etc.) del brain target (Atlante e spazio
stereotassico MNI-Montreal Neurologica Institute, Atlante di Talairach entrambi compatibili
con il software free SPM).

ERC scientific sector
LS5
Anno di collaudo
2020
Stato dell'attrezzatura
In fase di acquisizione
Nome e acronimo del laboratorio o locale che ospita l'attrezzatura
Torre di ricerca - 4 piano - laboratorio 2 "Sciamanna"
Edificio
CU038 - Neurologia e Psichiatria - Corpo Centrale
Parole chiave
clinical neurophysiology

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