Summary
Ved administrering av Transkraniell, direkte strøm stimulering (tDCS), er reproduserbar elektrode forberedelse og-plassering avgjørende for en tolerert og effektiv økt. Formålet med denne artikkelen er å demonstrere oppdaterte moderne oppsett prosedyrer for administrasjon av tDCS og relaterte Transkraniell elektrisk stimulering teknikker, for eksempel Transkraniell vekselstrøm stimulering (tACS).
Abstract
Transkraniell direkte strøm stimulering (tDCS) er en ikke-invasiv metode for NeuroModulation bruk av lav intensitet direkte elektrisk strøm. Denne metoden for hjernen stimulering presenterer flere potensielle fordeler i forhold til andre teknikker, som det er ikke-invasiv, kostnadseffektiv, bredt distribueres, og godt tolerert forutsatt riktig utstyr og protokoller administreres. Selv om tDCS er tilsynelatende enkel å utføre, riktig administrasjon av tDCS økt, spesielt elektroden posisjonering og forberedelser, er avgjørende for å sikre reproduserbarhet og toleranse. Elektroden posisjonering og forberedelser trinnene er tradisjonelt også den mest tidkrevende og feil utsatt. For å møte disse utfordringene, moderne tDCS teknikker, med fast stilling hodeplagg og pre-monterte svamp elektroder, redusere kompleksitet og oppstillingstid samtidig som sikrer at elektrodene er konsekvent plassert som tiltenkt. Disse moderne tDCS metoder presentere fordeler for forskning, klinikk, og fjernstyrt-overvåket (hjemme) innstillinger. Denne artikkelen gir en omfattende steg-for-steg guide for administrasjon av en tDCS økt med fast stilling hodeplagg og pre-monterte svamp elektroder. Denne guiden demonstrerer tDCS bruker vanlig anvendt montasjer beregnet for motor cortex og dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulering. Som beskrevet, automatiserer valg av hodestørrelse og montasje-spesifikke hodestroppene elektrode posisjonering. Ferdig montert pre-mettet snap-elektroder er bare festet til den innstilte posisjonen snap-kontakter på hodestroppene. Den moderne tDCS-metoden er vist for å redusere oppstillingstiden og redusere feil for både nybegynnere og erfarne operatører. Metodene beskrevet i denne artikkelen kan tilpasses ulike anvendelser av tDCS samt andre former for Transkraniell elektrisk stimulering (tES) som Transkraniell vekselstrøm stimulering (tACS) og Transkraniell tilfeldig støy stimulering (tRNS ). Men siden tES er applikasjonsspesifikk, som hensiktsmessig, noen metoder oppskriften er tilpasset for å imøtekomme emne, indikasjon, miljø, og utfallet spesifikke funksjoner.
Introduction
Transkraniell stimulering (tDCS) er en ikke-invasiv hjerne stimulering teknikk som kan modulerende kortikale excitability1,2. Under tDCS, en konstant lav intensitet strøm, typisk 1-2 milliamperes (MA), renner fra en anode elektrode til en bildestrøm elektrode genererer et svakt elektrisk felt over cortex3,4. Konvensjonelle tDCS protokoller anses tolerert og sikker5. Effektene av en økt på tDCS kan vare i flere minutter etter at økten er fullført6 med gjentatte økter som produserer lengre varige endringer i hjernens funksjon7,8. Toleransen profil og potensialet til å produsere enten akutte eller langvarige endringer gjør tDCS en kandidat til en rekke tiltak og behandlinger9,10,11. Mens spørsmål gjenstår om den optimale dosen av tDCS12, inkludert rollen som intensitet13, polaritet7 og focality3, viktigheten av å kontrollere elektrodeplassering for NeuroModulation reproduserbarhet er akseptert. Videre underbygger elektrode forberedelser også toleranse og relaterte bekymringer som blendende pålitelighet14. Mens tDCS har praktiske fordeler fremfor andre hjernens stimulering metoder, på grunn av sin kostnadseffektivitet, portabilitet, brukervennlighet, og toleranse; Likevel, den tilsynelatende enkelhet og tilpasningsdyktighet av teknikken ikke unnskylde dårlig elektrode forberedelse og plassering teknikk14.
Faktisk har den tilsynelatende enkelhet tDCS, i noen tilfeller, oppmuntret utilstrekkelig oppmerksomhet til riktig utstyr, forsyninger og operatør trening14. Først er pålitelig elektrodeplassering nødvendig for reproduserbarhet. Plasseringen av tDCS elektroder på hodebunnen følger vanligvis 10-20 systemet, som er en metode som brukes for plassering og anvendelse av Elektroencefalogram (EEG) elektroder. I den konvensjonelle tDCS-metoden innebærer dette bånd måling for å etablere elektrodeplassering, med flere målinger ved hver økt15,16,17. En markør brukes til å merke hodebunnen posisjoner. Det er potensial for denne prosessen til å resultere i variasjon av elektrodeplassering (f.eks. hvor pålitelig ulike operatører plasserer målebånd), spesielt under høye gjennomstrømmings forhold – selv om grundig operatør opplæring og sertifisering kan redusere variasjonen. I den konvensjonelle tDCS metoden, elektrodene er deretter manuelt trykket på den målte koordinaten og gummi-stropper brukt i en ad hoc måte18 (f. eks, tetthet av band kan ikke være konsistent på tvers av operatører som påvirker utstøting av væske fra svamper, gjenstand toleranse, og selv drift i elektrode posisjon19,20). Som med elektrode posisjon kan denne variasjonen begrenses med eksplisitte protokoller og opplæring, men slike detaljer er ofte ikke beskrevet i publiserte rapporter. I spesielle tilfeller når puten elektroden er atskilt fra hodebunnen av krem/gel uten bruk av svamp21, forsiktighet er nødvendig for å hindre direkte elektrode-hudkontakt fører alltid til en brannsår14. En alternativ mindre vanlig metode for tDCS bruker en elastisk cap22,23, som avhenger av fagspesifikke hodet deformasjon ikke forvrenger elektrode posisjon, og risikerer saltvann spres og bygge bro under hetten (ikke synlig for operatøren). I forhold til konvensjonelle gummi-band eller elastisk-cap baserte teknikker, den moderne tDCS teknikken som presenteres her gjør den kritiske elektroden forberedelse og posisjonering trinn mer robust og pålitelig.
En annen viktig prosedyre i tDCS er monteringen av elektrodene. Konvensjonelle tDCS-elektroder er flere deler. Disse separate deler, som må monteres forsiktig av operatøren, består av metall eller ledende-gummi elektroder, som operatøren omslutter i en perforert svamp lommen og Metter med saltvann løsning15. Selv ikke komplisert, prosessen med elektroden forsamlingen krever opplæring og årvåkenhet på hver økt, som en liten feil som metall/gummi stikker ut fra svamp og kontakte faget eller saltvann væske volum kan føre til hud skade14. Den moderne tDCS teknikken overvinner disse bekymringene ved bruk av pre-monterte pre-mettet elektroder/svamper som dessuten inkluderer en pålitelig snap kontakten til hodestroppene. Pre-monterte og pre-mettede elektroder er engangsbruk, begrensende problemer med reproduserbarhet og risiko for forurensning med gjenbrukt svamper14,20.
Formålet med denne artikkelen er å demonstrere moderne oppsett prosedyrer for administrasjon av tDCS og relaterte Transkraniell elektrisk stimulering teknikker, for eksempel Transkraniell vekselstrøm stimulering (tACS), Transkraniell løsepenger støy stimulering (tRNS)24, og Transkraniell pulserende nåværende stimulering (tPCS) og variantene25. Denne guiden demonstrerer tDCS bruker vanlig anvendt montasjer beregnet for motor cortex26 og dorsolateral prefrontal CORTEX (DLPFC) stimulering27. Den moderne tDCS teknikken forklares her unngår tape måling for å bestemme elektrodeplassering, tungvint karbon-gummi elektrode innsetting, kjedelig prosedyre av fukting elektrode svamper, og bruk av gummibånd eller elastiske caps som hodeplagg. Denne prosessen er optimalisert ved hjelp av en spesialisert fast stilling hodeplagg og en pre-mettet snap Connector elektrode. Den faste stilling hodestroppene består av stropper deigned å automatisk plassere tDCS elektroder på standard 10-10 EEG19. Den forhåndsbestemte elektrode plasseringen som leveres av disse stroppene, fjerner behovet for omfattende måling og beregninger, og dermed øker reproduserbarhet, tids effektivitet og manipulering av emnet. Bare en engangstilpasning måling er nødvendig (brukes til å bestemme riktig stropp størrelse som skal brukes) ved første besøk. Enkel bruk pre-monterte svamp elektroder er levert pre-dynket i optimalisert volum av saltvann og med gummi elektroden inn og fast, minimere risikoen for direkte kontakt mellom gummi/metall og huden, samt over/under-soaking. Bruk av hodeplagg med fast stilling og pre-monterte svamp elektroder (figur 1) reduserer ikke bare muligheten for elektrode misplacement på grunn av målefeil, men også gjøre administrering av tDCS enklere og mer tidseffektiv. For hver montasje, er det en bestemt hodeplagg. Denne artikkelen vil bruke to montasjer som eksempler. Den første montasje er M1-så der anode er plassert over regionen som tilsvarer primære motor cortex (M1) og bilderør er plassert over kontralateral Supra-orbital (SO) region (figur 2A). Den andre Montage er bifrontal montasje, der anode er plassert over høyre og bilderør er plassert over venstre DLPFC (F3/F4, figur 2C). Metodene som er skissert her er ikke begrenset til de nevnte montasjer, og kan tilpasses de andre konfigurasjonene, noe som reduserer muligheten for elektrode misplacement på grunn av målingsfeil, samtidig som den også gjør anvendelsen av tDCS og relaterte tES teknikker mer effektive. Moderne headgears beskrevet her er elektrode Montage spesifikke (f. eks M1-så, F3/F4) og forskjellige hodestropper vil bli brukt for separate elektrode montasjer. Selv om den moderne teknikken reduserer antall trinn og gjør administrasjonen av tES teknikk effektiv, krever den nye tilnærmingen fortsatt trening for å drive stimulator.
Protocol
The City College of New York, CUNY institusjonelle gjennomgang Board (IRB) godkjent denne protokollen.
1. materialer
- Før tDCS-økten må du sørge for at alle nødvendige materialer er tilgjengelige. Mens noen materialer vil avhenge av den spesifikke protokollen av studien/behandling, er det grunnleggende elementer som er generelle over moderne tDCS program som vist her (tabell 1, Figur 3).
- Klargjør en tDCS-enhet: en batteri drevet tDCS-enhet som fungerer som en konstant strøm stimulator med maksimal effekt i milliamp området. En tES-enhet med en tDCS-innstilling kan brukes (f.eks. Soterix Medical 1x1 tES-enhet).
- Forbered enkelt-bruk snap svamp elektroder (f. eks Soterix medisinsk 5x5 cm snap elektroder).
- Forbered saltløsning og applikator, som skal brukes hvis elektroden blir dehydrert under økten. Siden pre-monterte elektroder er allerede dynket med et volum av saltoppløsning forhåndsbestemt å være tilstrekkelig, en minimal mengde av saltvann, hvis noen, kan tilsettes. Vær forsiktig så du ikke oversoak svamp og unngå lekkasje og drypp ved gradvis og forsiktig legge til saltvann bare hvis nødvendig.
- Forbered hodeplagg med fast stilling. Her brukes to modeller av snap-hodestropper (M1-så og bifrontal).
- Forbered tilkobling av kabler. Den snap-hodestroppene inneholder allerede de nødvendige kablene, som den ene enden konfigurert til å koble til stimulering (hann banan) og den andre enden konfigurert til å akseptere snap pad (Female snap). Dette kan variere i henhold til hodeplagg med fast stilling som er valgt.
- Utarbeide relevante skjemaer (f.eks. samtykke skjema, pre-og post-spørreskjemaer, screening skjemaer, datainnsamling skjemaer) og andre intervensjon-spesifikke materialer som gjelder.
2. relevante former
- Når faget kommer, først hilser faget, og deretter få ham eller henne sitte komfortabelt i oppreist stilling i en stol.
- For forskning prøvelser, før studien, har faget gi samtykke til å delta i studien. Samtykke skjemaet inneholder informasjon om forsknings protokollen, risikoene og fordelene ved studien. Dette skjemaet er ment å avsløre passende informasjon til, slik at de kan gjøre et frivillig valg for å godta eller nekte behandling. Det stammer fra juridiske og etiske rettigheter. Et emne må være klar over hva som skjer med hans eller hennes kropp, og det etiske ansvaret til en forsker for å få deltakeren involvert i hans eller hennes fysiske og mentale velvære.
- For forsknings forsøk kan du innhente skriftlig samtykke fra deltakerne før eventuelle studie prosedyrer utføres. Vis samtykke skjemaet til emnet. Et eksperiment kan bare fortsette hvis motivet velger å signere samtykke skjemaet.
- Screen faget i henhold til inkludering og utelukkelse kriterier skissert i studien protokoll.
- Hvis ingen kontraindikasjoner er til stede og faget fortsatt godtar å delta, be underlagt fylle ut eventuelle andre nødvendige skjemaer (dvs. demografi form, relevante pre-spørreskjemaer, etc.)
- Hvis faget fullt ut forstår og samtykker til prosedyren for å følge og har fylt ut de nødvendige skjemaene, gå videre til neste trinn.
3. målinger
- Start oppsettet ved først å måle barnets hode omkrets for å bestemme riktig størrelse på hodestroppene som skal brukes. For å måle motivet hode omkrets, starter fra den mest fremtredende delen av pannen rundt den bredeste delen av baksiden av hodet, gå over håret og over ørene. Fast stilling hode band krever betydelig mindre målinger enn de konvensjonelle metoder for elektrodeplassering for tDCS15 og dessuten bare krever måling ved første besøk når hode-Gear er valgt.
Merk: ulike headgears kan variere i størrelsesområdet som tilbys så vel som i omkretsen målinger som tilsvarer hver størrelse. For hodestroppene som brukes i denne demonstrasjonen, er størrelsene som er tilgjengelige, små (52 – 55.5 cm), middels (55.5 – 58.5 cm), store (58.5 – 62 cm) og ekstra store (62 – 65 cm). - Med motivet sitter komfortabelt i en stol, Fortsett å måle hodet omkretsen for å bestemme riktig størrelse på hodestroppene.
- Rådfør deg med den spesifikke hodestropp manualen for å velge riktig hodeplagg størrelse (f.eks. liten, medium, stor) basert på ønsket elektrode montasje og omkretsen på hodet. For de fleste montasjer av elektroder kan det være forskjellig størrelse på hodestroppene avhengig av størrelsen på hodet.
4. hud forberedelse
- Inspiser huden der elektroden forventes å bli plassert. I denne protokollen, plassere elektroder etter enten M1-så eller bifrontal montasje. Hvis det observeres lesjoner, må du ikke administrere tDCS.
- Sørg for at området er fritt for tegn på lotion, skitt, etc.
- I tradisjonelle tilnærminger der gjenbrukbare elektroder brukes, inspisere gummi inserts og Svamper for slitasje ved hver økt. Her, i moderne tilnærming med Engangselektroder, er dette trinnet ikke strengt nødvendig. Ikke desto mindre, inspisere nye elektroder for integritet og metning.
5. plassering av elektrode
- Fjern to pre-mettet 5 cm x 5 cm snap elektroder fra sine pakker.
- Smekk enkelt-bruk snap elektroder på snap-hodestropper i henhold til den faste steder på hodestroppene. Disse plasseringene er montasje spesifikke og basert på hodestroppene som er valgt. Montage brukes er studie-spesifikke.
- Alternativt kan du forsiktig utsette hodebunnen ved å skille motivet hår med fingrene for å sikre at saltvann siver gjennom håret inn i hodebunnen, bedre kontakt kvalitet mellom elektroden og hodebunnen.
- Sørg for at svamp er festet til stroppen, plassere hodestroppene på motivet hode.
- I M1SO snap-hodestropper montasje med "anodal" stimulering av M1, plasser anode nær motor barken og bilderøret over supraorbital området. For å plassere elektrodene nøyaktig på de angitte hode bunns posisjonene må du først plassere nasion som representerer ringen på stroppen, plassert på den nederste delen av stroppen, over nasion. Nasion er punktet fremre til hjernen, som ligger mellom pannen og nesen. Juster den øverste delen av stroppen slik at den er vinkelrett på den nederste delen av stroppen. Den øverste delen av stroppen er ment å sitte omtrent over øret, symmetrisk plassert på begge sider av hodet. Deretter plasserer du den bakre elastiske delen av stroppen over inion. Anode/bilde polaritet kan reverseres avhengig av anvendelse.
- I bifrontal (F3/F4) snap-hodestropper Montage med "anodal" stimulering av venstre DLPFC, posisjon anode nær venstre rygg lateral prefrontal cortex og bilderør nær høyre rygg og lateral pre-frontal cortex. Anode/bilde polaritet kan reverseres avhengig av anvendelse.
- I noen med langt hår, be motivet om å knytte håret tilbake eller sikre håret godt mens hodestroppene blir plassert. Dette vil gi et mer konsistent elektrode oppsett og redusere risikoen for ubehag forårsaket av utilsiktet å rykke av motivet er hår.
Merk: langt hår kan også presentere en barriere for væske fra elektroden for å mette til hodebunnen, og kan være forsiktig skiltes under elektroden. - Sørg for at hodestroppene sitter godt, men ikke ubehagelig stramt. Velg riktig størrelse på hodestroppene som ikke forårsaker ubehag for motivet, samtidig som du sikrer at svamp elektrodene holdes pålitelig i hodebunnen.
- Koble den svarte kabelen (bilderør) og den røde kabelen (anode) til tES-enheten. Se bruksanvisningen for stimulator for å fastslå om stimulator er slått på før eller etter tilkobling av plasserte elektroder til stimulator.
- Når stimulator er aktivert, må du kontrollere at elektrodene er tilkoblet når strømmen er igangsatt.
- For snap-hodestroppene, koble den svarte bilderør kabelen inn i tilsvarende input svart driver av tDCS enheten og gjenta dette for den røde anode kabelen for sin respektive plassering på tDCS enheten. Kontroller at tilkoblings polariteten er riktig, ettersom virkningene av tDCS er polaritet spesifikke.
Merk: Når du bruker en tDCS-enhet, er anode elektroden den positive terminalen der positiv strøm kommer inn i kroppen, og bilde-elektroden er negativ Terminal der positive strøm utganger kroppen. Når du bruker en tACS-enhet, blir ikke anode og bilderør betraktet som positive eller negative, da begge terminalene vil opptre anode og bilde av alternativt. Konvensjonelt, rødt indikerer anode elektroden, og svart eller blå angir bilderør elektroden (pass på at det samme gjelder for enheten som brukes).
6. Start tDCS
- Før du starter tDCS-økten, må du sørge for at motivet er komfortabelt og våken.
- Kontroller at enheten er slått på, at kablene er riktig tilkoblet, og at hodestroppene og elektroden er riktig plassert. Impedans måleren er en sekundær metode for å sikre god kontakt, men det erstatter ikke behovet for å sikre at alle protokoll trinn overholdes.
- Kontroller impedans måleren for kontakt kvalitet. Enheten som brukes i denne demonstrasjonen, viser impedans informasjon i sanntid. Dette kan være enhetsspesifikk, så bli kjent med impedans måleren på enheten som brukes.
- Hvis den generelle kontakt kvaliteten er unormalt lav, kan dette indikere uriktig elektrode oppsett, noe som fører til høy impedans. Hvis kontakt kvaliteten fortsetter å være lav etter at du har justert hodestroppene og/eller judiciously, må du trykke på "Stim kile" (hvis det er tilgjengelig på enheten som brukes) for å oppnå en bedre kontakt kvalitet.
- Kontroller om enheten har nok batteri. Enheter som er utviklet for tDCS-forsøk, har en lett synlig advarsel om lavt batterinivå – for enheten som brukes her rett over på/av-bryteren, er det en varsel indikator for lavt batterinivå.
- Programmere tDCS økt varighet, intensitet eller (hvis det er aktuelt for enheten som brukes) humbug tilstand innstilling (for studier med operasjons blendende om humbug vs virkelige tDCS tilstand, vil innstillingen bli programmert av uavhengige personell eller pre-kodet inn i enheten28). Merk at noen stimulatorer er anbefalt å være slått på før kontakten mellom elektrodene og huden er laget.
- Hvis tDCS-økten administreres ved hjelp av en tES-enhet, velger du tDCS bølgeform innstillingen.
- Når du søker en tES bølgeform enn tDCS, for eksempel tACS eller tPCS, sørg for at enheten er riktig programmert inkludert bølgeform og frekvens.
- Starte tDCS ved å trykke på Start -knappen. For å redusere bivirkninger, enheter inkluderer automatisk strøm rampen opp ved initiering av stimulering, sammen med en automatisk rampe ned på slutten. I begynnelsen av stimulering, vil fagene ofte oppfatter en kløe og/eller prikking følelse under elektrodene, som deretter tones ut i de fleste tilfeller.
- Som noen emner kan oppleve ubehag i løpet av de første minuttene av tDCS, moderat redusere gjeldende ved hjelp av Relax knotten midlertidig som motivet justerer. Deretter gradvis øke dagens tilbake opp til ønsket nivå. Denne funksjonen kan avhenge av hvilken enhet som brukes og protokoll.
- Sørg for at motivet ikke berører enheten, hodestroppene og/eller elektrodene under stimulering. Sørg for at alle nødvendige justeringer av disse håndteres av operatøren.
- For noen, plutselige endringer i dagens intensitet kan gi svimmelhet eller Vertigo samt retinal phosphines Hvis strømmen er plutselig økt eller redusert. For å unngå disse uheldige følelsene, sørg for å tillate en rampe-opp og ramp-Down tid for stimulering. Som tidligere nevnt, tDCS enheter tilbyr en automatisk rampe opp/ned perioden. Kontroller at enheten har spesifikke detaljer.
- Sørg for at motivet forblir komfortabelt og unngår unødvendig bevegelse.
- Hvis elektrodene blir dehydrert, som kan indikeres med en nedgang i kontakt kvalitet, bruk en sprøyte for å gradvis legge til en målt mengde saltvann til elektrodene. Det kan være eksperimentelle planer der tDCS elektroder er plassert på hodet i god tid før stimulering slik at når stimulering er planlagt å starte elektrodene har vært på hodet i noen tid og kan bli dehydrert.
Merk: elektroder som er utviklet for tDCS, for eksempel snap-elektroder, er utviklet av produsenten for å opprettholde metning i løpet av en tDCS-økt (f.eks. titalls minutter). Men visse miljøer (for eksempel eksepsjonelt tørr atmosfære av Air condition) kan akselerere elektroden dehydrering. Snap elektroder er pre-mettet, så behovet for ekstra saltvann er minimert.- For å unngå saltvann drypp på grunn av tyngdekraften, sikre gradert søknad til den øverste kanten av svamper.
- For å minimere dehydrering, unngå en omfattende lang tid mellom tDCS oppsett og starten av tDCS eller hvis uunngåelig (en lang oppgave som må utføres etter hodeplagg søknad men før tDCS søknad), Legg sjekker for å bekrefte svamp metning og impedans.
- Unngå å berøre elektrodene under stimulering. Hvis tilsetning av saltvann ikke forbedrer kontakt kvaliteten, bekrefter du hudens sensasjon fra motivet. Hver prøve og enhet vil ha eksplisitt spesifikke kriterier for eventuelle hodestropper eller elektrode justerings trinn før eller under tDCS, inkludert når stimulering avbrytes basert på impedans og/eller motiv sensasjon.
- På slutten av stimulering økten, vil enheten rampe ned fra behandlingen intensiteten til 0 mA. Ikke la motivet fjerne hodestroppene selv. Ikke Fjern hodestroppene før enheten indikerer at stimulering er fullført med null. Som dagens ramper ned, kan noen rapportere økt opplevelser som prikking. Disse mindre følelsene stopper etter at den nåværende intensiteten går tilbake til null.
- Når enheten er ferdig med en gradvis oppbygging og strømmen er null, slår du av enheten.
7. etter inngrepet
- Fjern hodestroppene som er lastet med elektrodene fra hodebunnen til motivet.
- Koble feste elektrodene fra stroppen. Kast feste elektrodene (som de er engangsbruk).
- Inspiser huden under elektrodene. Mild til moderat rødhet er forventet i løpet av tDCS5,11,29, det meste av det bare fra trykk30.
- Administrer et spørreskjema for bivirkninger for å vurdere mulige bivirkninger. Hendelses spørreskjemaer kan inneholde bivirkninger som vanligvis forbindes med tDCS, for eksempel prikking, kløe og brennende følelse, hodepine og ubehag. Eksempler på et slikt spørreskjema finnes i Brunoni et al. (2011)31.
- Skjønt tDCS er betenke pengeskap når fulgte målestokk protokoller5, utføre en ugunstig-begivenhet avlytting fremgangsmåte under utviklingen av alle studere ' protokollen. Spesielt i enkelte pasientpopulasjoner kan det forekomme alvorlige bivirkninger som ikke er relatert til tDCS. Uønskede hendelses overvåkings prosedyrer inkluderer en handlingsforløp som skal følges hvis emnet rapporterer uventede eller alvorlige bivirkninger under eller etter økten. Følg prosedyrene for overvåking av ugunstige hendelser nøye og nøye.
Representative Results
Den moderne tDCS metodene som er beskrevet i veiledningen er ventet å forenkle tDCS oppsett og så redusere Forberedelsestiden samtidig øke påliteligheten. Oppstillingstiden ble målt ved hjelp av tradisjonelle og moderne tDCS metoder. Egen vurdering ble gitt for eksperter vs nybegynnere for hver metode (n = 8). Hver nybegynner eller ekspert operatør gjennomførte oppsettet fem ganger. For tDCS tradisjonelle metoden både eksperter og nybegynnere gjennomgått forberedelser instruksjoner15, i tillegg til ytterligere instruksjoner før første oppsett prøvelser. For den moderne tDCS metoden, både eksperter og nybegynnere gjennomgått en tidligere versjon denne veiledningen. I alle tilfeller fikk operatørene lov til å stille observatører spørsmål og instruksjoner etter behov, noe som ville bli tatt med i oppstillingstiden. Observatører ikke på annen måte gi tilbakemelding. Påliteligheten ble scoret av observatøren etter hver prøve på en 1-3 skala som: (1) dårlig oppsett med betydelig feil i elektrodeplassering (> 5 cm) og/eller betydelig ujevn elektrode kontakt med hud (> 50% av svamp overflaten ikke kontakte huden), og/eller andre betydelige feil; (2) moderat eller liten feil i elektrodeplassering (3-5 cm) og/eller moderat ujevn elektrode kontakt med hud (30-50% av svamp overflaten ikke kontakte huden), og/eller andre mindre feil; (3) ingen åpenbare feil i elektrodeplassering eller betydelig ujevn elektrode kontakt med hud, og ingen andre vesentlige feil.
Tradisjonell metode
Den tradisjonelle metoden krever målinger for M1-så posisjon før hvert program ved hjelp av måle protokollen basert på 10-20 EEG-systemet. Svamper måtte monteres og mettet. Nybegynneren operatørene fikk en bruksanvisning med retninger for måling av 10-20 EEG-systemet, som de kunne lese før rettssaken. Denne bruksanvisningen ble holdt under forsøkene for referanse. Både ekspert og nybegynner fullførte fem forsøk på oppsett, inkludert de nødvendige Head-målinger ved hvert forsøk. Den enkelte ganger tatt for hver setup rettssaken ble registrert (Figur 4). Gjennomsnittlig oppstillingstid tatt av eksperten var 7,93 minutter (± 2,30). Gjennomsnittlig oppstillingstid tatt av nybegynneren var 10,47 minutter (± 3,36). Nybegynnere var generelt ute av stand til å oppnå en feil gratis oppsett selv ved femte økten. Eksperter gjort sjeldne setup feil.
Moderne metode
De moderne metodene krever at hode omkretsen for hvert motiv måles én gang for å bestemme riktig størrelse på hodestroppene som skal brukes (S: 52 – 55.5 cm, M: 55.5 – 58.5 cm, L: 58.5 – 62 cm, XL: 62 – 65 cm). Svamper var pre-montert og pre-mettet. Den enkelte ganger tatt for hver setup rettssaken ble registrert (Figur 4). Gjennomsnittlig oppstillingstid tatt av eksperten var 1,23 minutter (± 0,37). Gjennomsnittlig oppstillingstid tatt av nybegynneren var 2,53 minutter (± 0,48). Nybegynnere ble generelt oppnådd en feil gratis oppsett av femte økter og eventuelle feil var mindre. Eksperter gjorde ingen oppsett feil. Den moderne tDCS-tilnærmingen her øker påliteligheten til oppsettet og reduserer oppstillingstiden for stimulering.
Feil ved plassering
Den moderne tDCS-metoden tillater elektrodeplassering med sammenlignbar presisjon til en ekspert operatør som måler tradisjonell EEG 10-10-posisjon. For eksempel, for M1-S0 ved hjelp av en hensiktsmessig utformet stropp, er gjennomsnittlig posisjonsfeil 1,5 mm, noe som er betydelig mindre enn elektrode størrelsen (5 cm x 5 cm) og ikke en relevant feil for underling hjerne strømflyt19. For operatør eller selv-applikasjon, den moderne tDCS metoden er svært pålitelig.
Deployerbarhet
Den moderne tDCS metoden kan være som en del av en tele-helseprogram for kronisk syk pasient med flere symptomer, inkludert smertestillende middel forsiktighet. For M1-så montasje, repliserbar elektrodeplassering ble oppnådd. Det var ingen vanskeligheter med pasientenes opplæring, protokoll overholdelse eller toleranse26. For bifrontal Montage repliserbar og utholdelig stimulering ble oppnådd hos både pasienter med multippel sklerose og Parkinsons sykdom32, bekrefter pålitelig plassering ble oppnådd selv for selv-applikasjon i emne med motoriske underskudd.
Enhver absolutt eller relativ kontra-indikasjon vil forbli den samme på tvers av tradisjonelle og moderne metoder. Protokoller funnet effektive med den tradisjonelle metoden ville gjelde for den moderne, selv om den moderne metoden ville forbedre robusthet s og reproduserbarhet spesielt i hjemmet eller høy gjennomstrømming bruk.
Figur 1: hodeplagg med fast stilling og pre-monterte svamp elektroder. (A) noen fast stilling hodeplagg allerede inkluderer de nødvendige kablene, med pre-monterte svamper designet for å knipse på. (B) Denne illustrasjonen viser oppsettsprosessen for hodestroppene ved å feste elektrodene godt på plass på hode remmen. (C) pre-monterte elektroder er allerede dynket i saltvannsoppløsning. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: M1-så montasje og Bifrontal montasje. (A, B) I M1-så Montage oppsett, er anode plassert over regionen som tilsvarer primære motor cortex (M1) og bilderør er plassert over kontralateral Supra-orbital (SO) regionen. (A) er sidevisningen og (B) er front visningen. (C, D) I bifrontal Montage oppsett, den anodal elektroden er plassert over høyre og cathodal elektroden er plassert over venstre dorsolateral prefrontal cortex. (C) er sidevisningen og (D) er front visningen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: elementer som vanligvis finnes i hver tDCS-økt. Mens noen materialer vil avhenge av målet for studien/behandling, elementene som er oppført nedenfor er avgjørende for tDCS økten beskrevet i denne veiledningen. Disse elementene inkluderer: 1) en tDCS enhet, 2) enkelt-bruk snap svamp elektroder, 3) saltoppløsning, 4) en fast stilling hodestropper (den nedenfor inkluderer de nødvendige forbindelseskabler), og 5) en sprøyte for saltvanns program hvis nødvendig. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: oppstillingstid og ytelsespoeng for nybegynnere og eksperter som bruker både moderne og tradisjonell tDCS-metode. Expert og uerfarne operatører gjennomførte M1-så Montage oppsett fem ganger ved hjelp av tradisjonelle tDCS setup metoden og den moderne setup metoden. Den tradisjonelle oppsetts metoden innebærer å ta målinger for M1-S0 posisjon ved hjelp av 10-20 EEG systemet og deretter plassere elektrodene på mållokasjonen. For tDCS tradisjonelle og moderne metode, både eksperter og nybegynnere gjennomgått forberedelser instruksjoner, samt ytterligere instruksjoner før første oppsett prøvelser. Den moderne tDCS setup metoden reduserer oppstillingstiden og forbedrer ytelsen for både ekspert og nybegynner fordi det fjerner den tidkrevende trinn av 10-20 EEG målinger for M1-S0 montasje. Når du bruker den moderne tDCS metoden (panel B2 og D2), gjennomsnittlig oppsett tiden tatt av eksperter og nybegynnere var 1,23 minutter (± 0,37) og 2,53 minutter (± 0,48) hhv. Når du bruker den tradisjonelle tDCS metoden (panel B1 og D1), gjennomsnittlig oppstillingstid tatt av eksperter og nybegynnere var 7,93 minutter (± 2,30) og 10,47 minutter (± 3,36) hhv. Etter hvert forsøk på elektroder, ble ytelsen målt på en 1-3 skala med 3 scoret som feilfritt oppsett og 1 scoret som dårlig oppsett. Forestillingen var høyere for den moderne tDCS-metoden for både eksperter og nybegynnere. For den tradisjonelle tDCS metoden, gjennomsnittlig ytelse av eksperter og nybegynnere var 2,75 (± 0,25) og 1,5 (± 0,25) henholdsvis (panel A1 og C1). For den moderne tDCS metoden, gjennomsnittlig ytelse av eksperter og nybegynnere var 3 (± 0) og 2,75 (± 0,3) henholdsvis (panel A2 og C2). Feilfelt viser standardavvik. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Klassisk metode | Oppdatert metode | Fordel av oppdatert metode | |
| Måling av elektrode posisjonering | Flere båndmåler ved hver økt. | Enkelt målebånd bare ved første økt. | Redusert tid og økt pålitelighet ved elektrode posisjonering. |
| Forberedelse av elektroden | Flere trinn, inkludert montering og metning. | Ingen forberedelser (pre-mettet). Inkluderer snap-kobling. | Redusert tid og økt pålitelighet i klargjøring av elektroden. |
| Hode-utstyr | Gummibånd med flere tilkoblinger. | Enkelt hode-utstyr med faste feste posisjoner. | Redusert tid og økt pålitelighet ved elektrode posisjonering. |
Tabell 1: Sammendrag sammenligning av klassisk tDCS metode og den moderne tDCS metoden. Når det gjelder elektrode posisjon, elektrode klargjøring og hodeplagg bruk, tilbyr de moderne tDCS-teknikkene fremskritt for å redusere tiden og øke påliteligheten.
Discussion
Siden 2000 har det vært en eksponentiell økning i prisen (antall publiserte forsøk) og bredde (utvalg av søknader og indikasjoner) for tDCS5,11,33. Den moderne tDCS protokoller illustrert her potensielt ytterligere støtter adopsjon i menneskelige studier, spesielt av økende størrelse og områder (f. eks, avgjørende prøvelser), og til slutt i behandling9 som disse moderne tDCS teknikkene er enkle og normalisere kritiske oppsett trinn. Siden elektrode forberedelse og-posisjon bestemmer tDCS dose12, metoder for å sikre repliserbar oppsett understøtter reproduserbar studier. Den moderne teknikk som er beskrevet her er ventet å være fordelaktig på tvers av inkludering kriterium, men kan gi spesiell fordel i gruppen der konvensjonelle teknikker bevise utfordrende som følge av hodebunnen/håret forhold, atferd, eller i høy-gjennom (multi-Center prøvelser) og eksterne innstillinger34,35. Den moderne teknikken, ved å gi en sikrere fiksering av elektrodene (f. eks i forhold til ad hoc Elastiske stropper i konvensjonell teknikk) ville forsterke kombinasjonen med supplement atferdsterapi som Mirror Therapy36,37,38, visuelle bilder og Virtual Reality39,40,41, eller fysioterapi34,42,43, 44,45.
tDCS regnes som en trygg og praktisk form for ikke-invasiv hjerne stimulering5,11. Likevel er det likevel viktig å sørge for at stimulering gjennomføres etter beste praksis14. Alle tDCS operatører er opplært og sertifisert. En detaljert studie-spesifikk protokoll er opprettet skisserte eventuelle ekstra materialer nødvendig, elektroden Montage brukt, alle oppgaver hvis aktuelt, viktig sikkerhetsprosedyre som skal følges før, under og etter stimulering, samt studie-spesifikke inkludering og ekskludering kriterier. Noen kriterier for utelukkelse kan inkludere metalliske hode og/eller nakke tatoveringer, metalliske implantater i hode og/eller nakke, blant andre-men disse er ikke absolutte (f. eks tES i pasienter med epilepsi, implantat, og akutte hodeskallen defekter)4. Mange aspekter av en tDCS studie protokoller, for eksempel noen materialer, elektrodeplassering, varighet, blant andre prosedyrer, er spesifikke for studien design. Når du endrer protokollen til å passe studie spesifikke behov, må du sørge for at disse endringene er akseptable for både emne og forsker5,11.
En moderne tDCS-metode er beskrevet i denne veiledningen. Denne moderne tDCS programmet teknikken er betydelig enklere enn den konvensjonelle metoden, og det er både raskere og mindre utsatt for feil.
Disclosures
The City University of New York har patenter på hjernen stimulering, som Marom Bikson er en oppfinner. Marom Bikson er en av grunnleggerne av Soterix Medical Inc.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av NIH (tilskudd 1R01NS101362-01, 1R01MH111896-01, 1R01NS095123-01, 1R01MH109289-01, 1K01AG050707).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1x1 transcranial electrical stimulation | Soterix Medical Inc. | 2001tE | The tDCS setting was used on the tES device |
| Dlpfc-1 headgear with cables | Soterix Medical Inc. | SNAPstrap 1300-ESOLE-S-M | Dlpfc-1 (size: adult - medium) |
| M1-SO headgear with cables | Soterix Medical Inc. | SNAPstrap 1300-ESM-S-M | M1-SO (size: adult - medium) |
| Saline solution | Soterix Medical Inc. | 1300S_5 | |
| Snap sponge electrodes 5x5 cm | Soterix Medical Inc. | SNAPpad 1300-5x5S | Single-use only |
| Syringe | Soterix Medical Inc. | 1300SR_5 | Syringe for saline application |
References
- Brunoni, A. R., et al. Clinical research with transcranial direct current stimulation (tDCS): challenges and future directions. Brain Stimulation. 5 (3), 175-195 (2012).
- Villamar, M. F., Santos Portilla, A., Fregni, F., Zafonte, R. Noninvasive brain stimulation to modulate neuroplasticity in traumatic brain injury. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. 15 (4), 326-338 (2012).
- Datta, A., et al. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation. 2 (4), 201-207 (2009).
- Huang, Y., et al. Measurements and models of electric fields in the in vivo human brain during transcranial electric stimulation. eLife. 6, (2017).
- Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimulation. 9 (5), 641-661 (2016).
- Nitsche, M. A., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. The Journal of Physiology. 527, Pt 3 633-639 (2000).
- Jamil, A., et al. Systematic evaluation of the impact of stimulation intensity on neuroplastic after-effects induced by transcranial direct current stimulation. The Journal of Physiology. 595 (4), 1273-1288 (2017).
- Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated noninvasive brain stimulation. Brain Stimulation. 6 (3), 424-432 (2013).
- Lefaucheur, J. P., et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).
- Buch, E. R., et al. Effects of tDCS on motor learning and memory formation: A consensus and critical position paper. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (4), 589-603 (2017).
- Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (9), 1774-1809 (2017).
- Peterchev, A. V., et al. Fundamentals of transcranial electric and magnetic stimulation dose: definition, selection, and reporting practices. Brain Stimulation. 5 (4), 435-453 (2012).
- Esmaeilpour, Z., et al. Incomplete evidence that increasing current intensity of tDCS boosts outcomes. Brain Stimulation. 11 (2), 310-321 (2018).
- Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related noninvasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
- DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode positioning and montage in transcranial direct current stimulation. Journal of Visualized Experiments. (51), e2744 (2011).
- Meinzer, M., et al. Transcranial direct current stimulation and simultaneous functional magnetic resonance imaging. Journal of Visualized Experiments. (86), e51730 (2014).
- Pope, P. A. Modulating Cognition Using Transcranial Direct Current Stimulation of the Cerebellum. Journal of Visualized Experiments. (96), e52302 (2015).
- Rabau, S., et al. Comparison of the Long-Term Effect of Positioning the Cathode in tDCS in Tinnitus Patients. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 217 (2017).
- Knotkova, H., et al. Automatic M1-SO Montage Headgear for Transcranial Direct Current Stimulation (TDCS) Suitable for Home and High-Throughput In-Clinic Applications. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. , (2018).
- Woods, A. J., Bryant, V., Sacchetti, D., Gervits, F., Hamilton, R. Effects of Electrode Drift in Transcranial Direct Current Stimulation. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 10 (1), 1 (2017).
- Fehér, K. D., Morishima, Y. Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS). Journal of Visualized Experiments. (107), e53527 (2016).
- Schestatsky, P., Morales-Quezada, L., Fregni, F. Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation. Journal of Visualized Experiments. (76), e50426 (2013).
- Carvalho, F., et al. Home-Based Transcranial Direct Current Stimulation Device Development: An Updated Protocol Used at Home in Healthy Subjects and Fibromyalgia Patients. Journal of Visualized Experiments. (137), e57614 (2018).
- Terney, D., Chaieb, L., Moliadze, V., Antal, A., Paulus, W. Increasing human brain excitability by transcranial high-frequency random noise stimulation. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 28 (52), 14147-14155 (2008).
- Guleyupoglu, B., Schestatsky, P., Edwards, D., Fregni, F., Bikson, M. Classification of methods in transcranial electrical stimulation (tES) and evolving strategy from historical approaches to contemporary innovations. Journal of Neuroscience Methods. 219 (2), 297-311 (2013).
- Riggs, A., et al. At-Home Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) With Telehealth Support for Symptom Control in Chronically-Ill Patients With Multiple Symptoms. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, 93 (2018).
- Shaw, M. T., et al. Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability. Journal of Visualized Experiments. (128), e56211 (2017).
- Brunoni, A. R., et al. The Escitalopram versus Electric Current Therapy for Treating Depression Clinical Study (ELECT-TDCS): rationale and study design of a non-inferiority, triple-arm, placebo-controlled clinical trial. Sao Paulo Medical Journal. 133 (3), 252-263 (2015).
- Aparício, L. V. M., et al. A Systematic Review on the Acceptability and Tolerability of Transcranial Direct Current Stimulation Treatment in Neuropsychiatry Trials. Brain Stimulation. 9 (5), 671-681 (2016).
- Ezquerro, F., et al. The Influence of Skin Redness on Blinding in Transcranial Direct Current Stimulation Studies: A Crossover Trial. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. 20 (3), 248-255 (2017).
- Brunoni, A. R., et al. A systematic review on reporting and assessment of adverse effects associated with transcranial direct current stimulation. International Journal of Neuropsychopharmacology. 14 (8), 1133-1145 (2011).
- Shaw, M., et al. Proceedings #13. Updated Safety and Tolerability of Remotely-Supervised Transcranial Direct Current Stimulation (RS-tDCS). Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 10 (4), 60-61 (2017).
- Grossman, P., et al. transcranial Direct Current Stimulation Studies Open Database (tDCS-OD). bioRxiv. , 369215 (2018).
- Dobbs, B., et al. Generalizing remotely supervised transcranial direct current stimulation (tDCS): feasibility and benefit in Parkinson's disease. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 15 (1), 11 (2018).
- Charvet, L., et al. Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation Increases the Benefit of At-Home Cognitive Training in Multiple Sclerosis. Neuromodulation: Journal of the International Neuromodulation Society. 21 (4), 383-389 (2018).
- von Rein, E., et al. Improving motor performance without training: the effect of combining mirror visual feedback with transcranial direct current stimulation. Journal of Neurophysiology. 113 (7), 2383-2389 (2015).
- Cho, H. S., Cha, H. G. Effect of mirror therapy with tDCS on functional recovery of the upper extremity of stroke patients. Journal of Physical Therapy Science. 27 (4), 1045-1047 (2015).
- Beaulé, V., et al. Modulation of physiological mirror activity with transcranial direct current stimulation over dorsal premotor cortex. The European Journal of Neuroscience. 44 (9), 2730-2734 (2016).
- Fuentes, M. A., et al. Combined Transcranial Direct Current Stimulation and Virtual Reality-Based Paradigm for Upper Limb Rehabilitation in Individuals with Restricted Movements. A Feasibility Study with a Chronic Stroke Survivor with Severe Hemiparesis. Journal of Medical Systems. 42 (5), 87 (2018).
- Jax, S. A., Rosa-Leyra, D. L., Coslett, H. B. Enhancing the mirror illusion with transcranial direct current stimulation. Neuropsychologia. 71, 46-51 (2015).
- Santos, T. E. G., et al. Manipulation of Human Verticality Using High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation. Frontiers in Neurology. 9, 825 (2018).
- Halko, M. A., et al. Neuroplastic changes following rehabilitative training correlate with regional electrical field induced with tDCS. NeuroImage. 57 (3), 885-891 (2011).
- D'Agata, F., et al. Cognitive and Neurophysiological Effects of Noninvasive Brain Stimulation in Stroke Patients after Motor Rehabilitation. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 10, 135 (2016).
- Doppelmayr, M., Pixa, N. H., Steinberg, F. Cerebellar, but not Motor or Parietal, High-Density Anodal Transcranial Direct Current Stimulation Facilitates Motor Adaptation. Journal of the International Neuropsychological Society: JINS. 22 (9), 928-936 (2016).
- Bowling, N. C., Banissy, M. J. Modulating vicarious tactile perception with transcranial electrical current stimulation. The European Journal of Neuroscience. 46 (8), 2355-2364 (2017).
