Compatibility and safety testing of submodules for a novel fMRI-compatible mTMS device

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2020-08-17

Department

Major/Subject

Biomedical Engineering

Mcode

SCI3059

Degree programme

Master’s Programme in Life Science Technologies

Language

en

Pages

38+50

Series

Abstract

Multi-locus transcranial magnetic stimulation (mTMS) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) provide complementary approaches to the study of brain. Combining these methods into an mTMS–fMRI hybrid allows conducting studies where the brain is simultaneously stimulated and monitored. The constituent parts of the novel fMRI-compatible mTMS system, called submodules, need to be tested for safety and compatibility. The aim of this thesis was to ensure the safety and compatibility for the selected submodules of the mTMS–fMRI hybrid. To meet this aim, this master’s thesis composes test protocols and presents guidelines for four different submodules of the system. The protocol tests were created to simulate both normal and fault condition scenarios, and the guidelines chosen to verify compliance with limits set for normal operation. The protocol instructions are composed to allow even an inexperienced user to conduct the tests and assess safety and compatibility of the tested device. The protocol tests were able to identify needs for submodule revisions, need for a change in manufacturing process of one submodule, incorrectly installed components, and a faulty component. It was assessed that some of the identified faults could had let to safety and compatibility issues. After the submodules were revised based on protocol test results, they eventually passed the test protocols. This indicates that the test protocols can serve as tool to identify faulty behaviour and can be utilized to assess the safety and compatibility of each submodule.

Monipaikkainen transkraniaalinen magneettistimulaatio (mTMS) ja toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI) tarjoavat toisiaan täydentävät näkökulmat aivotutkimukseen. Näiden metodien yhdistäminen mTMS–fMRI-hybridiksi tarjoaa mahdollisuuden suorittaa tutkimuksia, joissa aivoja samanaikaisesti stimuloidaan ja monitoroidaan. Uuden fMRI-yhteensopivan mTMS-systeemin osat on testattava turvallisuuden ja yhteensopivuuden näkökulmasta. Tämän diplomityön tavoite on varmistaa valikoitujen fMRI-yhteensopivan mTMS-systeemin osien turvallisuus ja yhteensopivuus. Tätä varten tämä diplomityö muodostaa testiprotokollat ja esittää hyväksynnän raja-arvot neljälle eri systeemin osalle. Protokollatestit simuloivat erilaisia normaali- ja vikatilanteita, ja valittuja raja-arvoja käytetään verifioimaan laitteen testattavan osan toimintaa simuloiduissa olosuhteissa. Protokollaohjeet on rakennettu tarjoamaan jopa kokemattomalle käyttäjälle mahdollisuuden suorittaa testit ja arvioida testatun osan toiminnan oikeellisuuden. Testiprotokollan avulla tunnistettiin tarve joidenkin osien uudistamiselle, tarve muuttaa yhden osan valmistusprosessia, ja löydettiin virheellisesti asennettuja komponentteja sekä yksi toimimaton komponentti. Testitulosten perusteella uudistetut osat lopulta läpäisivät testiprotokollat. Tämä viittaa siihen, että protokollia voidaan hyödyntää virheellisen toiminnan löytämisessä, sekä osien turvallisuuden ja yhteensopivuuden arvioinnissa.

Description

Supervisor

Ilmoniemi, Risto

Thesis advisor

Korhonen, Juuso

Keywords

multi-locus transcranial magnetic stimulation, mTMS–fMRI system, mTMS, verification, safety

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202008235026

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI