Large thin overlapping coils, a novel approach for multichannel transcranial magnetic stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) allows for studying the functionality of the brain. Present TMS devices have one or two separate stimulation coils. More stimulation coils would allow new types of stimulation sequences, and thus they could be used to reveal more about brain functionality. However, due to the dimensions of the existing TMS coils, having multiple separate coils is a very limited approach. Rather, the coils should be combined into a single multichannel (mTMS) device. The purpose of this Thesis is to make mTMS more feasible. In order to realize this purpose, a new coil design paradigm is introduced which employs large thin overlapping coils. This paradigm requires a new coil design method and a new coil-former design method, which are developed and tested in this Thesis. This Thesis solves two problems that appear with existing mTMS designs and is a significant step towards successful mTMS.
Transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS) mahdollistaa aivotoiminnan tutkimisen. Nykyisissä TMS-laitteissa on yleensä yksi tai joissain tapauksissa kaksi erillistä stimulaatiokelaa. Suurempi kelamäärä mahdollistaisi uudentyyppisiä stimulaatiosekvenssejä, jotka mahdollistaisivat monipuolisemman aivotoiminnan tutkimisen. Koska TMS-kelat ovat verrattain suurikokoisia, ei tätä tavoitetta kuitenkaan pystytä saavuttamaan yhdistämällä monta erillistä TMS-kelaa. Sen sijaan tarvittaisiin yksi monikanavainen (mTMS) laite, jossa eri kanavien kelat on yhdistetty yhdeksi suuremmaksi kokonaisuudeksi. Tämän diplomityön tarkoitus on edistää osaltaan mTMS-laitteen suunnittelua. Tätä varten esitellään uusi mTMS-rakenne, jossa mTMS-kela koostuu suurikokoisista ohuista päällekkäisistä keloista. Tässä diplomityössä kehitetään ja testataan yksittäisten kelojen suunnittelumenetelmä tämäntyyppistä mTMS-kelaa varten. Diplomityössä esiteltävä rakenne ratkaisee kaksi nykyisissä mTMS-kelarakennesuunnitelmissa esiintyvää ongelmaa.