使用基于家庭的、远程监督的经颅直流电刺激治疗幻肢痛

摘要

本研究的目的是描述一种远程监督经颅直流电刺激 （RS-tDCS） 的家庭交付方案，以保留临床实践的标准程序，包括安全性、可重复性和耐受性。包括的参与者将是幻肢痛 （PLP） 患者。

摘要

经颅直流电刺激 （tDCS） 是一种无创脑刺激技术，它使用低振幅直流电来改变皮质兴奋性。先前的试验已经确定了 tDCS 的安全性和耐受性，以及其减轻症状的潜力。然而，这些影响是累积的，由于需要经常去诊所或门诊中心，因此更难坚持治疗。此外，前往中心所需的时间和相关费用限制了许多参与者获得治疗的机会。

根据远程监督经颅直流电刺激 （RS-tDCS） 实施指南，我们提出了一种专为远程监督和家庭参与而设计的协议，该协议使用针对患者使用修改的特定设备和材料，研究人员通过加密视频会议平台进行实时监控。我们开发了详细的教学材料和结构化的培训程序，以便在实时远程监督下进行自我或代理管理。该协议具有特定的设计，以便在培训和执行访问期间具有一系列检查点。该协议目前正在用于 RS-tDCS 治疗幻肢痛 （PLP） 的大型实用研究。在本文中，我们将讨论进行基于家庭的 RS-tDCS 会话的操作挑战，并展示通过监督会话提高其功效的方法。

引言

截肢时所经历的疼痛和不适感，被称为幻肢痛 （PLP） 是一种复杂的疾病，难以治疗，具有难治性，导致难以实现完全和持久的疼痛缓解和管理。由于神经活动或信号传导异常、神经可塑性、心理因素以及有限的理解和研究，由于其神经病理性而缺乏有效的治疗，影响了疼痛表现和治疗结果中现象的复杂性。从所有可用的治疗方法来看，最近使用经颅直流电刺激 （tDCS） 的研究报告了将初级运动皮层 （M1） 刺激与运动表征技术相结合的积极结果 1,2,3,4。正如 Kikkert 等人在 2019 年发表的论文所述，联合刺激的长期效果导致干预后疼痛显着、持续减轻，随访期为 3 个月，下肢截肢者有有意义的改善和较大的效应。

尽管效果很有希望，但由于与截肢相关的地理限制和残疾，这些结果的临床转化受到限制，这延迟并影响了获得充分截肢后康复的机会⁵.一种解决方案是利用数字技术和远程医疗方法在远程环境中部署这些干预措施⁶.最近的一项国际共识报告了成功实施数字化电刺激^的要求7，包括随时可用的支持团队来管理医疗紧急情况、成本优化战略、为进一步现场开发实施保险范围、专业团队或第三方服务，以开发用于远程使用设备的软件和硬件， 数字营销策略，以加强对潜在患者的宣传，以及增强用户体验的前端界面。

远程监督经颅直流电刺激 （RS-tDCS） 方案的充分实施有可能加速这种安全有效的干预^措施的临床应用 4，并促进其与可以在家中进行的行为方式（例如，物理治疗、正念）的结合。最近的研究表明，与先前的现场 tDCS 研究相比，RS-tDCS 在相同条件下具有可行性和等效结果 ^8,9。然而，关于如何在慢性疼痛临床试验中实施 RS-tDCS 的实用细节和指南在文献中仍然有限。RS-tDCS 存在一些悬而未决的问题，例如，与接受适当指导后自行管理的 tDCS 疗法相比，是否需要由训练有素的技术专家进行在线监督。此外，关于元数据注册、遵守治疗指南、使用应用程序等技术跟踪接触质量和使用时间、避免滥用与非计划刺激会话相关的设备以及与"互联网问题"相关的主题（个人信息保护、健康记录记录、共享规则和访问密码保护）等问题仍未得到解答。

因此，我们的目标是提供有关如何执行 RS-tDCS 会话的视觉指南，以及在务实的临床试验背景下实施其治疗幻肢疼痛 （PLP） 的后勤和挑战的描述。

方案

所有程序均在患者同意的情况下按照机构批准的方案进行。干预套件和主要组件的图像见 图 1，RS-tDCS 会话结构见 图 2 。

1. 干预前程序

1. 根据纳入和排除标准进行招聘预筛选。包括成年截肢者、每周定期出现一次或更多次幻痛且视觉模拟量表 （VAS） 强度水平至少为 4 且没有 tDCS 禁忌证或不稳定合并症的患者。
   注意:样本量是根据我们之前RCT的初步结果和我们对tDCS效应的荟萃分析的计算计算得出的，考虑到效应量为0.5（80）的最小临床显着差异。我们假设 I 型误差为 5%，2 型误差为 20%，使用 t 检验计算差异，并扩展为考虑 10% 的流失率。每组 145 名受试者，共 290 名。
2. 通过填写注册表（包括知情同意书、出生日期、性别以及有关病史和截肢者概况的问题）将受试者纳入研究。
   1. 在同意访问期间进行筛选。
   2. 设置基线和随机化过程的日期。
3. 基线访问和培训
   1. 让患者完成一系列关于疼痛、睡眠、生活质量、认知和心理健康的问卷调查。
   2. 将受试者（根据他们的治疗预期）随机分为两组:M1 的 RS-tDCS 和体感测试（干预）或常规护理（对照组）。
   3. 让患者根据随机化接受培训，以便他们熟悉所提供的材料并练习实时远程监督程序。
      1. 亲自执行此步骤，但如果距离和患者的识字能力要求，则远程进行。在这种情况下，使用相同的材料执行相同的描述过程，但解释如何在 Zoom 会议期间操作设备。
   4. 培训常规护理组的患者使用安装在提供的平板电脑中的可穿戴 HRV 监护仪及其相应的应用程序，以及集成到笔记本电脑中的 Zoom 平台。
   5. 向受试者介绍受密码保护的笔记本电脑，其中将解释关键功能（包括密码、打开/关闭和 USB 网络摄像头连接）。
   6. 通过 Zoom 平台向与会者展示如何通过个性化且安全的呼叫 ID 会议和密码加入会议。让参与者至少与研究人员一起练习一次。
   7. 为保证活动成功，请确保参与者能够试用 HRV 的实时会话记录。
      1. 指导患者正确放置 HRV 可穿戴设备（在胸骨线中间）。
      2. 检查传感器的位置后，向参与者介绍受密码保护的平板电脑。向参与者展示如何配对设备、更改记录名称、开始、结束录制和保存。
         注意:确保患者在研究人员的指导下执行所有这些先前的步骤一次，然后在没有指导的情况下重复，以保证信息保留。
   8. 刺激组，RS-tDCS
      1. 播放教学视频，并逐步与患者重复此视频内容。
      2. 将 tDCS 设备放在人体模型头上时向患者展示。解释该设备的各个部分，并让患者有机会将 SNAPpad 正确夹在 SNAP 带上并插入设备。
      3. 使用镜子，要求患者将 SNAP 带子戴在自己身上，就像在人体模型的头上一样，直到他们达到舒适的水平，并确保参与者正确对齐阴极和阳极以及背带以确保正确放置。
      4. 打开 RS-tDCS 设备并显示刺激前要遵循的步骤、如何访问刺激菜单、输入刺激代码以及在需要中止会话时该怎么做。
      5. 最后，要求参与者再次复习所有步骤，无论是练习还是基于自我评估能力的口头。查看访问时间表并解释每次访问的正常流程。
   9. 为保证培训成功，请填写一份涵盖培训所有基本方面的综合清单（表 1）。

1） 计算机

·      REDCap

·      公开调查

·      填写和提交表格

·      放大登录和注销

2） 心率监测器

·      心率监测器应用程序

·      正确放置

·      记录心率

3） 基于家庭的 tDCS

·      磁头和电极准备

·      收集材料:海绵、头带、刺激器装置、生理盐水、注射器和实验室提供的笔记本电脑。

·      找到刺激区域（头部和耳朵的中心线）——正确识别 M1。

·      检查皮肤是否发红或任何损伤迹象。

·      打开预先浸泡的海绵并将电极（位于预浸泡的海绵内）连接到头带上。

·      如果海绵不够湿，请用适量的生理盐水（每面约6毫升）准备。

·      M1 区域的海绵。

4） 设备准备和刺激

·      根据匹配的颜色将电极电缆连接到tDCS设备（红色电缆进入红色入口，黑色电缆进入黑色入口）。

·      在开始之前，请打开计算机并打开电话会议。

·      按照研究团队提供的说明进行操作。

·      打开设备。

·      按任意按钮进入主菜单屏幕。

·      按下按钮开始刺激。

·      检查设置质量（如果质量不好，请告诉团队并等待指示）。

·      按下井号按钮并正确输入激活码以开始刺激。

表 1:培训清单。

2. 研究干预访问

注意:该研究总共包括 23 次访问，其中 20 次涉及刺激或常规护理。在整个干预部分，无论小组分配如何，两者都将通过 Zoom 与训练有素的研究人员联系。

图 1:干预套件和主要组件。 缩写:tDCS=经颅直流电刺激。 请点击这里查看此图的较大版本.

1. 当患者在家中时，通过 Zoom 会议进行连接，开始会议，使用 VAS 评分询问患者在过去 24 小时内经历的 PLP、幻肢感觉 （PLS）、残肢疼痛 （RLP） 和伸缩水平，这是主要结果。
2. 让患者开始记录他们的 HRV（针对次要结果进行测量）。
   1. 确保设备的正确定位（胸骨线中间），以及它与平板电脑的配对，以保证准确的记录。
   2. 在每次会议开始时提醒患者他们的研究 ID 和就诊次数。
   3. 让患者通过网络摄像头显示平板电脑屏幕，以确保相应地进行录制。
   4. 5 分钟后，让患者停下来并将患者的记录保存在应用程序中。当出现问题时，在整个疗程中与患者保持联系，从而在整个疗程中指导患者。
3. 对于干预组的患者，在刺激前通过网络摄像头检查他们的头皮状况。如果皮肤完好无损，请执行疗程。为此，让患者按照训练访问中所示放置 SNAPstrap。
   1. 始终将阳极 SNAPpad 放置在截肢对侧的运动皮层（C3 或 C4）上。确保阴极 SNAPpad 位于眶上空间，截肢侧同侧。鼓励患者始终使用镜子以方便搭配，然后打开 RS-tDCS 设备。
      1. 一旦它们进入刺激菜单，观察屏幕将显示评级为差、中或好的连接质量。当连接不良时，设备会发出哔哔声，表示无法提供电流。在这种情况下，让患者重新排列 SNAPpad，检查设备的电缆连接，或添加生理盐水溶液。让患者将海绵压在皮肤上 20 秒，从而增强接触以解决大多数连接性差的情况，并在出现良好的连接时开始刺激。
      2. 向患者提供一次性使用的代码，以避免无监督的刺激。在训练期间，按照研究方案以 2 mA 强度持续 20 分钟，斜坡 30 秒，在患者设备上创建刺激代码。确保这些代码对参与者保持盲目，以确保仅在研究环境中提供刺激。
4. 刺激开始后，完成 5 分钟的引导冥想，包括身体扫描技术。通过遵循简单而缓慢的肢体运动开始躯体感觉训练，包括幻肢的运动，直到刺激完成。
   注意:出于安全原因，为确保研究方案的依从性，本研究方案需要持续监督。在可能的情况下，将在整个研究过程中为同一参与者分配相同的研究人员。
5. 在每次治疗结束时，对患者进行问卷调查，询问 VAS 评分可能产生的副作用和疼痛程度（补充文件 1）。如果患者的疼痛程度在 VAS 量表中至少增加 2 分（刺激前与刺激后），请完全停止干预。
6. 如果在刺激的任何时刻，患者感到严重不适或想要停止刺激，请要求受试者中止训练（之前在训练期间解释过）。

结果

我们的家庭和远程监督方案目前正在一项针对 PLP 患者的大型、实用、随机临床试验中进行测试。根据先前在 PLP 患者中进行的临床 tDCS 临床试验测试，我们预计与常规治疗组相比，PLP、PLS 和 RLP 水平会降低。预计这种减少将达到至少 0.5 的效应量，即临床上重要的差异。

在安全结果方面，我们的初步探索显示出与现场 tDCS 应用相似的安全状况。报告的最常见的副作用是刺痛、瘙痒和皮肤发红。因此，我们预计正在进行的研究的依从性和可接受性会更高。此外，在该协议中，我们强调了将行为干预与 RS-tDCS（例如，体感训练）相结合的可行性，并结合了基于家庭的生物标志物记录，例如 HRV。我们预计与常规护理组相比，RS-tDCS 将显着改变 HRV，并假设 RS-tDCS 对 PLP 患者的镇痛作用将与 HRV 高频带的增加相关。这种修改可以解释为与内源性疼痛调节系统¹⁰的激活相关的迷走神经张力的增加。

我们在两名 PLP 患者中测试了该方案。在这项初步研究中，进行了 20 个疗程，并在方案前后在家中测量了 PLP 水平和 HRV 指标。我们的研究表明 PLP 强度水平显着降低（p = 0.001， 表 2）。这种疼痛减轻大于慢性疼痛状况的最小临床重要差异（VAS 减少 2 分），支持该协议的镇痛能力。同样，修改了与HRV相关的变量。正如预期的那样，远程协议后高频 HRV 显着增加（p = 0.003， 表 2），但低频 HRV 没有。这些结果表明 PLP 患者的副交感神经张力增加。

结果	预处理	后处理	差异	p 值
PLP增值服务	6.25 ± 0.35	2.70 ± 0.42	-3.55 ± 0.77	0.001
高频-热负荷型	6.19 ± 0.73	9.57 ± 0.60	3.38 ± 0.13	0.003
低频-热电偶	8.05 ± 0.35	6.9 ± 0.14	-1.15 ± 0.21	0.13

表 2:PLP 强度和心率变异性的变化 （n = 2）。 缩写:HRV = 心率变异性;PLP = 幻肢痛;HF = 高频;LF = 低频;VAS = 视觉模拟刻度。

图 2:RS-tDCS 会话结构。 缩写:tDCS=经颅直流电刺激;RS-tDCS = 远程监控的 tDCS。 请点击这里查看此图的较大版本.

补充文件 1:tDCS 副作用问卷。 缩写:tDCS=经颅直流电刺激。 请点击此处下载此文件。

讨论

培训、挑战和解决方案的各个方面
鉴于这项研究的性质和干预类型，以家庭为基础，一些挑战已经增加;其中包括日常问题，例如互联网连接、操作设备的接触质量以及熟悉设备。RS-tDCS研究带来的潜在挑战已经通过几种创造性的解决方案得到克服。在每次会话之前，都会检查两端的互联网连接，以尽量减少中断。在连接不稳定的情况下，必须在安全的情况下重新安排或通过电话完成访问（仅限常规护理访问）。对于第一次远程访问，研究人员将完成有关设备及其功能的复习清单。此外，当患者难以完成某些任务时，会提供另一次复习课程。日程安排的灵活性是保证参与者参与的一个重要方面。

考虑到用于治疗 PLP 的疗法有限，例如止痛药、抗惊厥药和抗抑郁药，并且使用 M1 靶向 tDCS 有助于慢性疼痛状况和康复环境，因此 tDCS 已被探索为治疗 PLP 的可能疗法，以诱导 M1 的显着可塑性变化。然而，需要进行进一步的研究，以证明 Gunduz 等人先前研究 ¹ 所建议的降低 PLP 的有效性。需要研究 PLS 和 PLP 之间的关系，以便我们了解对运动皮层兴奋性和皮层映射的影响。

此外，在现实生活中尝试和实施这种技术以评估其功效、可行性以及中期或长期效果至关重要。为此，重要的是不仅要开发用于治疗 PLP 的新靶向疗法，还要帮助患有慢性疼痛的患者，这些患者难以参加物理治疗计划或由于通勤或残疾患者的可及性问题而无法获得临床研究¹¹.

在一个技术不断发展的世界中，能够在专家监督访问的远程环境中执行这种类型的神经调节技术，我们不仅可以解决 PLP 患者研究可及性差距的可能解决方案，而且这可能会扩展到其他类型的慢性疼痛状况， 运动功能障碍和神经精神疾病。此外，本文中介绍的方法可以很容易地适应将疗法与行为干预相结合，例如正念、在家锻炼和在线心理治疗。这也将帮助残疾患者从此类研究和家庭试验中受益，这不仅确保了纳入，而且确保了依从性和保留^{性 12}。

已经讨论了监督与非监督 tDCS 家庭会议¹³.在我们的研究中，我们选择了监督方法，我们认为这对 PLP 患者群体来说是一个明智的选择，因为我们有几个年龄较大的受试者，因此在新技术程序方面面临更多挑战。此外，我们研究中的受试者在手术过程中经常没有护理人员帮助他们。这是对该领域的挑战:如何改进刺激器和电极的设计，使无监督会话更加可行？此外，我们认为监督会议将有助于控制其他方面，例如应用程序的依从性和安全性。我们也希望刺激器的设计在未来会得到改进，因此，所有受试者都更容易以无监督的方式进行刺激器。

这种新的神经调控方法需要更多的工作。它提出了解决慢性疼痛管理巨大差距的解决方案，但当达到这一点时，在现实生活中需要更有力的证据。只有这样的证据才能帮助建立治疗PLP和其他类型的慢性疼痛管理的指南，以及门诊康复环境、家庭康复或继续在家康复的计划。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
1 x 1 tDCS mini-CT 刺激器	Soterix		参数预设为 20 分钟的 2 毫安
联想笔记本电脑	联想		它包含一个头带和一次性夹式海绵，用于刺激。一台具有 Zoom 访问权限的计算机，用于进行 RS-tDCS 会话。Zoom 视频通话将由麻省总医院 （MGB） 发送到一个安全帐户
联想 Smart Tab M8 8 英寸	联想		我们还记录心率变异性 （HRV），因此，我们提供安装了 Polar 应用程式的平板电脑和胸部心率监测器。
Polar H10 心率监测器			POLAR 设备，除了用于 RS-tDCS 干预的材料外，我们还记录心率变异性 （HRV），因此我们提供安装了 Polar 应用程序和胸部心率监测器的平板电脑。
带注射器的盐水溶液，用于涂抹在海绵
上 SNAP 头带配件
SNAPstrap，根据截肢一侧（刺激对侧），电机左侧（阳极：C3，阴极：眶上）或电机右侧（阳极：C4，阴极：眶上）
SNAPpads，5 x 7 CMS，带有预插入的碳橡胶卡扣电极位点，位于 SNAPstrap
网络摄像头			，以确保电极位置的正确可视化