Name: 用于可靠、简单和耐受的颅内电刺激（包括颅内直流刺激）的更新技术 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-03T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 11 s
Description: 学习经颅直流电刺激（tDCS）和经颅交流电刺激（tACS）的更新设置技术，使用专用头带和预饱和电极实现可靠、简便且耐受性良好的颅内电刺激操作。

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本工作由美国国立卫生研究院（NIH）资助（项目编号：1R01NS101362-01、1R01MH111896-01、1R01NS095123-01、1R01MH109289-01、1K01AG050707）。

纽约市立大学纽约城市学院机构审查委员会（IRB）已批准本方案。
1. 材料
<ol>
	<li>在进行tDCS会话之前，确保所有必要的材料均已备齐。虽然部分材料取决于具体的研究/治疗方案，但现代tDCS应用中普遍存在一些基本物品，如下所示（表1，图3）。
	<ol>
		<li>准备一台tDCS设备：一种由电池驱动的tDCS设备，可作为恒流刺激器使用，最大输出电流在毫安（mA）范围内。也可使用具备tDCS模式的tES设备（例如，Soterix Medical 1x1 tES设备）。</li>
		<li>准备一次性快接式海绵电极（例如，Soterix Medical 5x5 cm快接电极）。</li>
		<li>准备生理盐水溶液及施用工具，以备会话期间电极脱水时使用。由于预组装电极已浸泡有预先确定足量的生理盐水，因此可能仅需极少量甚至无需额外添加。如确需补充，应谨慎、逐步地添加生理盐水，避免过度浸润海绵，防止液体泄漏或滴落。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>准备固定位置的头戴装置。本实验中使用两种型号的快接式头戴装置（M1-SO和双额置）。</li>
	<li>准备连接电缆。快接式头戴装置通常已配备所需电缆，一端用于连接刺激设备（公香蕉插头），另一端用于连接快接电极垫（母快接口）。具体配置可能因所选固定位置头戴装置的不同而有所差异。</li>
	<li>准备相关表格（例如知情同意书、前后问卷、筛查表、数据收集表）及其他与干预措施相关的材料（如适用）。</li>
</ol>
2. 相关表格
<ol>
	<li>受试者到达后，首先向其打招呼，然后让其舒适地坐在椅子上，保持直立姿势。</li>
	<li>对于研究试验，在开始研究前，需让受试者签署参与研究的知情同意书。该同意书应包含研究方案、潜在风险及可能获益的详细信息。其目的是向受试者充分披露相关信息，使其能够自愿决定是否接受或拒绝参与。知情同意源于法律与伦理权利。受试者必须清楚了解自身身体将经历的过程，研究人员也负有伦理责任，确保参与者在身体和心理福祉方面得到充分知情和尊重。</li>
	<li>对于研究试验，在实施任何研究操作前，必须从参与者处收集书面知情同意。向受试者展示知情同意书，只有当受试者自愿签署后，实验方可继续进行。</li>
	<li>根据研究方案中规定的纳入与排除标准对受试者进行筛选。</li>
	<li>若无禁忌证存在，且受试者仍同意参与，则请其填写其他必要的表格（如人口统计学信息表、相关前期问卷等）。</li>
	<li>若受试者已充分理解即将进行的操作流程，签署知情同意书，并完成所有必要表格，则可进入下一步操作。</li>
</ol>
3. 测量
<ol>
	<li>首先测量受试者的头围，以确定应使用何种尺寸的头戴装置，从而开始准备工作。测量头围时，从额头最突出的部位开始，绕至头部后方最宽处，经过头发并高于耳朵上方环绕一周。与经颅直流电刺激（tDCS）15 的传统电极放置方法相比，固定位置头带所需的测量显著减少，且仅在首次就诊选择头戴装置时需要测量。 
	注意：不同头戴装置在提供的尺寸范围以及各尺寸对应的头围测量值上可能有所不同。本演示中所用头戴装置的可用尺寸为小号（52–55.5 cm）、中号（55.5–58.5 cm）、大号（58.5–62 cm）和加大号（62–65 cm）。</li>
	<li>让受试者舒适地坐在椅子上，随后测量其头围，以确定合适的头戴装置尺寸。</li>
	<li>参考特定头戴装置的使用手册，根据所需的电极排列方式及受试者的头围，选择合适的头戴装置尺寸（例如小号、中号、大号）。对于大多数电极排列方式，需根据受试者头部大小选择不同尺寸的头戴装置。</li>
</ol>
4. 皮肤准备
<ol>
	<li>检查预期放置电极的皮肤区域。在本方案中，按照M1-SO或双额位蒙太奇放置电极。若观察到任何皮肤病变，不得进行经颅直流电刺激（tDCS）。</li>
	<li>确保该区域无乳液、污垢等残留物。</li>
	<li>在使用可重复电极的传统方法中，每次治疗时均需检查橡胶插件和海绵是否存在磨损。而在本方案所采用的现代一次性电极方法中，此步骤并非严格必需。尽管如此，仍需检查新电极的完整性及饱和度。</li>
</ol>
5. 电极放置
<ol>
	<li>从包装中取出两个预先饱和的 5 cm × 5 cm 扣式电极。</li>
	<li>根据头戴装置上的固定位置，将一次性使用的扣式电极扣在头戴装置上。这些位置取决于所选头戴装置的蒙太奇配置，具体使用的蒙太奇方案由研究设计决定。</li>
	<li>可选步骤：用手指轻轻分开受试者的头发，暴露头皮，以确保盐水能够透过头发渗透至头皮，从而提高电极与头皮之间的接触质量。</li>
	<li>确认海绵已牢固固定在绑带上后，将头戴装置佩戴在受试者头部。
	<ol>
		<li>在 M1SO 扣式头戴装置蒙太奇中，对 M1 区进行&#34;阳极&#34;刺激时，应将阳极置于靠近运动皮层的位置，阴极置于眶上区域。为准确将电极放置于指定头皮位置，首先将绑带底部代表鼻根的环状结构置于鼻根处。鼻根是位于前额与鼻梁交界处、大脑前方的一个解剖标志点。调整绑带上部，使其与下部垂直。绑带上部应大致位于双耳上方，并在头部两侧对称放置。随后，将绑带后部的弹性部分置于枕外隆凸处。根据实际应用需求，阳极/阴极的极性可互换。</li>
		<li>在双额（F3/F4）扣式头戴装置蒙太奇中，对左侧 DLPFC 进行&#34;阳极&#34;刺激时，应将阳极置于左侧背外侧前额叶皮层附近，阴极置于右侧背外侧前额叶皮层附近。根据实际应用需求，阳极/阴极的极性可互换。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>对于部分长发受试者，建议其在佩戴头戴装置前将头发扎起或紧束，以确保电极安装的一致性，并降低因头发被意外拉扯而引起的不适风险。 
	注：长发可能阻碍电极中的液体充分浸润至头皮，可在电极下方轻轻分开头发以改善接触。</li>
	<li>确保头戴装置贴合但不过紧。选择合适尺寸的头戴装置，在保证海绵电极可靠贴附于头皮的同时，避免给受试者带来不适。</li>
	<li>将黑色电缆（阴极）和红色电缆（阳极）连接至经颅电刺激（tES）设备。请参考刺激器的操作手册，确认在将已定位的电极连接至刺激器之前或之后开启设备电源。
	<ol>
		<li>在刺激器工作期间，确保在电流开始流动时电极已正确连接。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>对于扣式头戴装置，将黑色阴极电缆插入 tDCS 设备对应的黑色输入通道，同样将红色阳极电缆插入其在 tDCS 设备上的对应位置。务必确保连接极性正确，因为 tDCS 的效应具有极性特异性。 
	注：使用 tDCS 设备时，阳极电极为正极端，电流由此进入人体；阴极电极为负极端，电流由此离开人体。而使用 tACS 设备时，阳极与阴极不固定为正或负，两个电极会交替充当阳极和阴极。通常情况下，红色代表阳极电极，黑色或蓝色代表阴极电极（请确认所用设备遵循此惯例）。</li>
</ol>
6. 开始经颅直流电刺激（tDCS）
<ol>
	<li>在开始tDCS会话之前，确保受试者处于舒适且清醒的状态。</li>
	<li>确认设备已开启，电缆连接正确，头戴装置和电极位置适当。阻抗计是确保良好接触的辅助方法，但不能替代严格执行所有操作步骤的必要性。</li>
	<li>使用阻抗计检查接触质量。本演示中所用设备可实时显示阻抗信息。此功能可能因设备而异，因此应熟悉所用设备的阻抗计。
	<ol>
		<li>如果受试者的整体接触质量异常偏低，可能表明电极设置不当，导致阻抗过高。在调整头戴装置和/或适量补充生理盐水后，若接触质量仍较低，可按下&#34;预刺激微颤&#34;（如设备支持）以改善接触质量。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>检查设备电量是否充足。专为tDCS试验设计的设备通常具有明显的低电量警示——本实验所用设备的低电量警报指示灯位于电源开关正上方。</li>
	<li>设置tDCS会话的持续时间、刺激强度，或（如设备支持）伪刺激条件（对于需要对操作者设盲的研究，伪刺激与真实tDCS条件的设置应由独立人员编程或预先编码至设备中28）。请注意，某些刺激器建议在电极与皮肤接触之前先开启电源。
	<ol>
		<li>若使用tES设备进行tDCS刺激，请选择tDCS波形设置。</li>
		<li>当应用tDCS以外的tES波形（如tACS或tPCS）时，需确保设备已正确编程，包括波形和频率参数。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>按下开始按钮启动tDCS。为减少不良反应，设备在刺激开始时会自动缓慢升高电流，并在结束时自动缓慢降低电流。刺激开始时，受试者常在电极下方感受到瘙痒和/或刺痛感，但这种感觉通常会逐渐消失。</li>
	<li>由于部分受试者在tDCS最初几分钟内可能出现不适，可在受试者适应期间暂时使用放松旋钮适度降低电流，随后逐步将电流恢复至目标水平。此功能可能取决于所用设备及实验方案。
	<ol>
		<li>确保受试者在刺激过程中不得触碰设备、头戴装置和/或电极。所有必要调整应仅由操作人员进行。</li>
		<li>对部分受试者而言，电流强度的突然变化可能导致头晕或眩晕，若电流突然增加或减少，还可能引发视网膜磷光现象。为避免这些不良感觉，应确保刺激具有足够的上升和下降时间。如前所述，tDCS设备通常提供自动的升/降流时段。请查阅设备说明书了解具体参数。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>确保受试者保持舒适状态，避免不必要的移动。</li>
	<li>若电极因脱水导致接触质量下降，可使用注射器向电极缓慢加入定量生理盐水。某些实验设计中，tDCS电极可能在刺激开始前较长时间即已放置于头部，因此在刺激启动时电极可能已部分脱水。 
	注意：制造商已针对tDCS应用设计了可维持饱和状态的电极（如按扣式电极），以确保在一次tDCS会话期间（例如数十分钟）保持湿润。然而，某些环境（如空调导致的异常干燥空气）可能加速电极脱水。按扣式电极出厂时已预饱和，因此通常无需额外添加生理盐水。
	<ol>
		<li>为避免因重力导致生理盐水滴漏，应将盐水逐步施加于海绵的上边缘。</li>
		<li>为减少脱水风险，应尽量缩短tDCS设置完成与刺激开始之间的时间间隔；若无法避免（例如在佩戴头戴装置后、tDCS开始前需完成一项耗时较长的任务），应增加检查步骤，确认海绵饱和度和阻抗状态。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在刺激过程中避免触碰电极。若添加生理盐水后接触质量仍未改善，应向受试者确认皮肤感觉。每次试验和设备均有明确规定的标准，用于指导在tDCS前或过程中是否进行头戴装置或电极的调整，以及在何种阻抗水平或受试者感觉下终止刺激。</li>
	<li>刺激会话结束时，设备将自动从治疗强度逐步降至0 mA。不得允许受试者自行摘除头戴装置。在设备未显示刺激完成（电流为零）前，不得移除头戴装置。随着电流下降，部分受试者可能报告感觉增强（如刺痛感），但此类轻微感觉在电流归零后即停止。</li>
	<li>当设备完成降流且电流为零时，关闭设备。</li>
</ol>
7. 操作后的处理
<ol>
	<li>从受试者头皮上取下装有电极的头戴装置。</li>
	<li>将按扣式电极从绑带断开。丢弃按扣式电极（因其为一次性使用）。</li>
	<li>检查电极下方的皮肤。在经颅直流电刺激（tDCS）过程中，出现轻度至中度发红是正常现象5,11,29，多数情况仅由压力所致30。</li>
	<li>发放不良事件问卷以评估可能的副作用。不良事件问卷可包括通常与tDCS相关的各种不良反应，如刺痛感、瘙痒感和灼烧感、头痛及不适感。此类问卷的示例可参见Brunoni等（2011）31。</li>
	<li>尽管遵循标准操作规程时tDCS被认为是安全的5，但在制定任何研究方案期间仍应实施不良事件监测程序。尤其在某些患者人群中，可能出现与tDCS无关的严重不良事件。不良事件监测程序应包含当受试者在刺激期间或之后报告意外或严重副作用时应采取的应对措施。须严格并仔细遵循不良事件监测程序。</li>
</ol>

纽约市立大学拥有涉及脑刺激的专利，Marom Bikson 是该专利的发明人之一。Marom Bikson 是 Soterix Medical Inc. 公司的联合创始人。

自2000年以来，经颅直流电刺激（tDCS）的研究速率（发表试验数量）和应用广度（应用范围和适应证）呈指数级增长5,11,33。本文所展示的现代tDCS操作方案有望进一步推动其在人体试验中的应用，尤其是在规模更大、多中心（例如关键性试验）的临床试验中，并最终促进其在治疗中的应用9，因为这些现代tDCS技术操作简便，并能标准化关键的设置步骤。由于电极的准备和放置位置决定了tDCS的剂量12，因此确保可重复设置的方法是实现可重复试验的基础。本文所述的现代技术预计在各类纳入标准下均具优势，尤其可能在传统技术因头皮/毛发状况、行为因素而难以实施的受试群体中，以及在高通量（多中心试验）和远程环境中提供特殊益处34,35。现代技术通过更牢固地固定电极（例如，相较于传统技术中临时使用的弹性绑带），将有助于与辅助行为疗法联合使用，如镜像疗法36,37,38、视觉想象和虚拟现实39,40,41，或物理治疗34,42,43,44,45。
经颅直流电刺激（tDCS）被认为是一种安全且便捷的非侵入性脑刺激形式5,11。尽管如此，仍需确保刺激操作遵循最佳实践规范14。所有tDCS操作人员均需经过培训并获得认证。需制定详细的研究特异性方案，明确列出所需的额外材料、电极布局、适用时的任何任务、刺激前、刺激中及刺激后必须遵守的重要安全程序，以及研究特定的纳入与排除标准。某些排除标准可能包括头部和/或颈部金属纹身、头部和/或颈部金属植入物等——但这些并非绝对禁忌（例如，在癫痫、植入物或急性颅骨缺损受试者中进行经颅电刺激tES）4。tDCS研究方案的许多方面，如部分材料、电极放置位置、刺激持续时间及其他操作步骤，均取决于具体的研究设计。在修改方案以满足特定研究需求时，应确保这些修改对受试者和研究人员均可接受5,11。
本指南介绍了一种现代的经颅直流电刺激（tDCS）方法。这种新型tDCS应用技术比传统方法显著简化，因此操作更快且更不易出错。

经颅直流电刺激（tDCS）是一种能够调节皮层兴奋性的非侵入性脑刺激技术1,2。在tDCS过程中，一个恒定的低强度电流（通常为1-2毫安，mA）从阳极电极流向阴极电极，在皮层区域产生一个微弱的电场3,4。传统的tDCS方案被认为具有良好的耐受性和安全性5。单次tDCS干预的效果可在刺激结束后持续数分钟6，而多次重复干预可引起更持久的脑功能改变7,8。由于其良好的耐受性以及产生急性或长期效应的潜力，tDCS已成为多种干预和治疗的候选手段9,10,11。尽管关于tDCS最佳剂量的问题仍待明确12，包括刺激强度13、极性7和聚焦性3的作用，但控制电极放置位置对于实现神经调控的可重复性已被广泛认可。此外，电极的制备也直接影响耐受性及相关问题，例如盲法可靠性14。尽管tDCS因其成本效益高、便携性强、操作简便且耐受性良好，相较于其他脑刺激方法具有实际优势；然而，该技术表面上的简便性和适应性并不能成为忽视电极制备与放置规范操作的理由14。
事实上，tDCS 表面上的简便性在某些情况下导致了人们对设备、耗材和操作人员培训的重视不足14。首先，为了保证可重复性，必须实现可靠的电极放置。tDCS 电极在头皮上的定位通常遵循 10-20 系统，这是一种用于放置和应用脑电图（EEG）电极的方法。在传统的 tDCS 方法中，这需要通过胶带测量来确定电极位置，每次实验都需要进行多次测量15,16,17。使用标记笔标注头皮上的位置。该过程可能存在电极定位变异的风险（例如，不同操作者使用测量胶带的可靠性差异），尤其是在高通量条件下——尽管严格的操作者培训和认证可以降低这种变异性。在传统 tDCS 方法中，电极随后被手动按压到测量所得的坐标上，并以随意方式使用橡胶带固定18（例如，绑带的松紧程度在不同操作者之间可能不一致，从而影响海绵中液体的挤出、受试者的耐受性，甚至导致电极位置漂移19,20）。与电极位置类似，这种变异性可通过明确的操作规程和培训加以缓解，但此类细节在已发表的报告中往往未被详细描述。在特殊情况下，当垫式电极与头皮之间由乳膏/凝胶隔开而未使用海绵时21，必须谨慎防止电极与皮肤直接接触，否则必然导致灼伤14。另一种较少使用的 tDCS 方法采用弹性帽22,23，该方法依赖于个体头部形变不会影响电极位置，但存在盐水扩散和在帽下发生电极桥接的风险（操作者无法直接观察）。与传统的橡胶带或弹性帽技术相比，本文介绍的现代 tDCS 技术使关键的电极准备和定位步骤更加稳健和可靠。
tDCS 中的另一个关键步骤是电极的组装。传统的 tDCS 电极由多个部件构成，操作者需要仔细组装这些独立部件，包括金属或导电橡胶电极，将其放入带孔的海绵套中，并用生理盐水充分浸润15。尽管该过程并不复杂，但在每次实验中，电极组装仍需经过培训并保持警惕，因为微小的错误（例如金属或橡胶部分从海绵中突出并与受试者皮肤接触，或盐水体积不当）可能导致皮肤损伤14。现代 tDCS 技术采用预先组装并预先浸润的电极/海绵，克服了上述问题，且此类电极还配有可靠的扣式连接器与头戴装置相连。预组装和预浸润电极为一次性使用，避免了因重复使用海绵导致的可重复性问题和污染风险14,20。
本文旨在演示经颅直流电刺激（tDCS）及相关经颅电刺激技术的现代操作流程，包括经颅交流电刺激（tACS）、经颅随机噪声刺激（tRNS）24以及经颅脉冲电流刺激（tPCS）及其变体25。本指南以常用于初级运动皮层26和背外侧前额叶皮层（DLPFC）刺激27的标准电极布局为例，展示tDCS的操作方法。本文介绍的现代tDCS技术避免了使用胶带测量定位电极、繁琐地安装碳橡胶电极、费时地润湿电极海绵，以及使用橡皮筋或弹性帽作为头戴装置。该流程通过使用专用的固定位置头戴装置和预饱和快接式电极得到优化。这种固定位置头戴装置包含特制的绑带，可自动将tDCS电极准确定位于国际10-10脑电图（EEG）标准位置19。绑带预设的电极位置消除了大量测量与计算的需要，从而提高了实验的可重复性、时间效率和受试者操作的便捷性。仅需在首次使用时进行一次适配测量（用于确定合适的绑带尺寸）。一次性预组装海绵电极预先浸润了最适量的生理盐水，并已将橡胶电极插入并固定，最大限度地降低了橡胶/金属与皮肤直接接触的风险，同时也避免了过度或不足润湿的问题。使用固定位置头戴装置和预组装海绵电极（图1）不仅显著减少了因测量误差导致的电极错位可能性，还使tDCS的操作更加简便高效。每种电极布局均有对应的专用头戴装置。本文将以两种电极布局为例进行说明。第一种为M1-SO布局，其中阳极置于初级运动皮层（M1）对应区域，阴极置于对侧眶上（SO）区域（图2A）。第二种为双侧前额布局，其中阳极置于右侧，阴极置于左侧DLPFC（F3/F4，图2C）。此处所述方法不仅限于上述两种电极布局，亦可推广至其他配置，在显著降低因测量误差导致电极错位可能性的同时，提升tDCS及相关经颅电刺激（tES）技术的应用效率。本文所描述的现代头戴装置均为特定电极布局设计（例如M1-SO、F3/F4），不同电极布局需使用不同的头戴装置。尽管现代技术减少了操作步骤并提高了tES技术的操作效率，但新方法仍需经过培训方可正确操作刺激仪。

<table><tbody><tr><td>1x1 经颅电刺激</td><td>Soterix Medical Inc.</td><td>2001tE</td><td>在 tES 设备上使用 tDCS 模式</td></tr><tr><td>带电缆的 Dlpfc-1 头戴装置</td><td>Soterix Medical Inc.</td><td>SNAPstrap 1300-ESOLE-S-M</td><td>Dlpfc-1（尺寸：成人 - 中号）</td></tr><tr><td>带电缆的 M1-SO 头戴装置</td><td>Soterix Medical Inc.</td><td>SNAPstrap 1300-ESM-S-M</td><td>M1-SO（尺寸：成人 - 中号）</td></tr><tr><td>生理盐水溶液</td><td>Soterix Medical Inc.</td><td>1300S_5</td><td></td></tr><tr><td>5x5 cm 快速连接海绵电极</td><td>Soterix Medical Inc.</td><td>SNAPpad 1300-5x5S</td><td>仅限一次性使用</td></tr><tr><td>注射器</td><td>Soterix Medical Inc.</td><td>1300SR_5</td><td>用于施加生理盐水的注射器</td></tr></tbody></table>

一种改进的经颅电刺激技术，可实现可靠、简便且耐受性良好的刺激，包括经颅直流电刺激

Updated Technique for Reliable, Easy, and Tolerated Transcranial Electrical Stimulation Including Transcranial Direct Current Stimulation

经颅直流电刺激（tDCS）是一种利用低强度直流电的非侵入性神经调控方法。与其他技术相比，这种脑刺激方法具有多项潜在优势，包括非侵入性、成本效益高、可广泛部署，并且在使用适当设备和规范操作的前提下耐受性良好。尽管tDCS看似操作简单，但正确实施tDCS过程，尤其是电极的定位与准备，对于确保实验的可重复性和受试者的耐受性至关重要。传统上，电极定位与准备步骤也是最耗时且最容易出错的环节。为应对这些挑战，现代tDCS技术采用固定位置的头戴装置和预组装的海绵电极，从而降低操作复杂性和设置时间，同时确保电极始终按预定位置准确放置。这些现代tDCS方法在科研、临床以及远程监督（家庭环境）场景中均具有显著优势。本文提供了一份使用固定位置头戴装置和预组装海绵电极实施tDCS操作的全面分步指南。本指南以常用于运动皮层和背外侧前额叶皮层（DLPFC）刺激的标准导联配置为例，演示tDCS的操作流程。如文中所述，通过选择合适的头围尺寸和特定导联配置的头戴装置，可自动完成电极定位。完全组装并预先饱和的插扣式电极只需固定在头戴装置上对应位置的插扣连接器即可。现代tDCS方法被证实可显著缩短准备时间，并减少新手与专家操作者在操作过程中的错误。本文所述方法可适用于tDCS的多种应用，也可推广至其他形式的经颅电刺激（tES），例如经颅交流电刺激（tACS）和经颅随机噪声刺激（tRNS）。然而，由于tES的应用具有特定性，应根据受试者特征、适应证、使用环境及目标结局等因素，对具体操作方案进行相应调整。

本指南中所述的现代经颅直流电刺激（tDCS）方法有望简化tDCS的设置过程，从而缩短准备时间并提高可靠性。实验采用传统与现代tDCS方法分别测量了设置时间。每种方法均分别评估专家与新手的操作表现（n=8）。每位新手或专家操作者各进行五次设置操作。在使用传统tDCS方法时，专家和新手均需学习准备步骤说明15，并在首次设置前额外接受相关指导。在使用现代tDCS方法时，专家和新手均需阅读本指南的早期版本。在所有情况下，操作者均可根据需要向观察者提问或请求指导，相关耗时均计入总设置时间。观察者不主动提供其他反馈。每次试验结束后，观察者根据1-3分制对操作的可靠性进行评分：（1）设置较差，电极放置存在明显错误（>5 cm）和/或电极与皮肤接触严重不均（>50%的海绵表面未接触皮肤），和/或其他显著错误；（2）电极放置存在中等或轻微错误（3–5 cm）和/或电极与皮肤接触中度不均（30–50%的海绵表面未接触皮肤），和/或存在其他轻微错误；（3）电极放置无明显错误，电极与皮肤接触无显著不均，且无其他显著错误。
传统方法 
传统方法要求每次应用前均需根据10–20脑电图系统测量协议，对M1-SO位置进行测量。需组装并充分浸湿海绵。新手操作者在试验前会获得一份关于10–20脑电图系统测量步骤的说明书以供阅读，并可在试验过程中随时参考。专家和新手均完成了5次设置试验，每次试验均包含必要的头部测量。记录每次设置试验所用的时间（图4）。专家的平均设置时间为7.93分钟（± 2.30）。新手的平均设置时间为10.47分钟（± 3.36）。即使在第5次试验时，新手通常仍无法实现无错误的设置。专家则极少出现设置错误。
现代方法 
现代方法要求测量每位受试者的头围一次，以确定应使用头戴设备的合适尺寸（S：52–55.5 cm，M：55.5–58.5 cm，L：58.5–62 cm，XL：62–65 cm）。海绵电极已预先组装并充分浸润。记录每次设置操作所用的个体时间（图4）。专家的平均设置时间为1.23分钟（± 0.37）。新手的平均设置时间为2.53分钟（± 0.48）。新手通常在第5次操作时即可实现无错误设置，且任何错误均属轻微。专家未出现任何设置错误。此处采用的现代经颅直流电刺激（tDCS）方法在提高设置可靠性的同时，缩短了刺激准备时间。
定位误差 
现代经颅直流电刺激（tDCS）方法可实现与专业操作人员测量传统脑电图10-20系统扩展的10-10定位相当的电极放置精度。例如，使用设计合理的固定带对M1-S0位置进行定位时，平均定位误差为1.5 mm，显著小于电极尺寸（5 cm × 5 cm），对于底层脑电流分布而言不构成显著影响19。对于操作者或自我施用场景，现代tDCS方法具有高度可靠性。
可部署性 
现代经颅直流电刺激（tDCS）方法可作为远程医疗项目的一部分，用于治疗患有多种症状的慢性病患者，包括姑息治疗。对于M1-SO电极布局，已实现可重复的电极放置。患者培训、方案依从性及耐受性方面均未出现困难26。在多发性硬化症和帕金森病患者中，双额电极布局也实现了可重复且耐受性良好的刺激32，证实即使存在运动功能障碍的受试者进行自我操作，也能实现可靠的电极定位。
任何绝对或相对禁忌症在传统方法和现代方法之间均保持相同。在传统方法中证明有效的方案同样适用于现代方法，尽管现代方法在家庭或高通量使用中能够增强实验的稳健性和可重复性。
<img alt="固定位置头戴装置与海绵电极设置；脑刺激组装示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59204/59204fig01.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Figure 1"> 
图1：固定位置头戴装置与预组装海绵电极。（A）某些固定位置头戴装置已包含必要的电缆，并配有可直接卡入的预组装海绵电极。（B）本图展示了将电极牢固地卡入头带上的头戴装置组装过程。（C）预组装电极已预先浸入生理盐水中。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59204/59204fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="在假人头部展示脑电图头戴设备的设置，突出显示用于神经信号采集的电极放置位置。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59204/59204fig02.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图2"> 
图2：M1-SO导联与双额导联。（A，B）在M1-SO导联设置中，阳极置于对应于初级运动皮层（M1）的区域，阴极置于对侧眶上（SO）区域。（A）为侧视图，（B）为前视图。（C，D）在双额导联设置中，阳极电极置于右侧背外侧前额叶皮层，阴极电极置于左侧背外侧前额叶皮层。（C）为侧视图，（D）为前视图。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59204/59204fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="经颅直流电刺激实验中使用的设备、生理盐水、注射器、电极和头戴装置的设置示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59204/59204fig03.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图3"> 
图3：每次经颅直流电刺激（tDCS）会话中通常需要准备的物品。 尽管部分材料可能因研究或治疗目标的不同而有所调整，但以下所列物品对于本指南中描述的tDCS会话而言是必不可少的。这些物品包括：1）tDCS设备，2）一次性快接式海绵电极，3）生理盐水溶液，4）固定位置的头戴装置（下方所示头戴装置已包含必要的连接导线），以及5）必要时用于滴加生理盐水的注射器。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59204/59204fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="经颅直流电刺激（tDCS）设置时间与操作表现对比图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59204/59204fig4a.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="图 4"> 
图 4：新手与专家使用现代和传统 tDCS 方法的设置时间与操作表现对比。 专家与新手操作者分别使用传统 tDCS 设置方法和现代设置方法进行五次 M1-SO 蒙太奇设置。传统设置方法包括使用 10-20 EEG 系统测量 M1-S0 位置，然后将电极放置于目标位置。在进行 tDCS 传统与现代方法操作前，专家与新手均需阅读准备说明及首次设置前的附加说明。现代 tDCS 设置方法因省去了耗时的 10-20 EEG 系统对 M1-S0 蒙太奇的测量步骤，从而缩短了设置时间，并提高了专家与新手的操作表现。使用现代 tDCS 方法时（图 B2 和 D2），专家与新手的平均设置时间分别为 1.23 分钟（± 0.37）和 2.53 分钟（± 0.48）。使用传统 tDCS 方法时（图 B1 和 D1），专家与新手的平均设置时间分别为 7.93 分钟（± 2.30）和 10.47 分钟（± 3.36）。每次电极设置试验后，操作表现按 1–3 分制进行评分，3 分表示无错误设置，1 分表示设置质量差。无论是专家还是新手，现代 tDCS 方法的操作表现均更高。对于传统 tDCS 方法，专家与新手的平均表现分别为 2.75（± 0.25）和 1.5（± 0.25）（图 A1 和 C1）。对于现代 tDCS 方法，专家与新手的平均表现分别为 3（± 0）和 2.75（± 0.3）（图 A2 和 C2）。误差线表示标准差。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59204/59204fig4alarge.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>传统方法</td>
			<td>更新后的方法</td>
			<td>更新后方法的优势</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>电极定位测量</td>
			<td>每次实验均使用多个卷尺进行测量。</td>
			<td>仅在首次实验时使用一个卷尺进行测量。</td>
			<td>缩短操作时间，提高电极定位的可靠性。</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>电极准备</td>
			<td>需进行多个步骤，包括组装和饱和处理。</td>
			<td>无需准备（预饱和），包含快接连接器。</td>
			<td>缩短操作时间，提高电极准备的可靠性。</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>头戴装置</td>
			<td>使用多个连接点的橡胶带。</td>
			<td>单一头戴装置，具有固定的快接连接器位置。</td>
			<td>缩短操作时间，提高电极定位的可靠性。</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：经典tDCS方法与现代tDCS方法的总结比较。 在电极位置、电极制备和头戴装置使用方面，现代tDCS技术在缩短操作时间及提高可靠性方面有所改进。

在实施经颅直流电刺激（tDCS）时，可重复的电极制备与放置对于确保刺激过程的安全性和有效性至关重要。本文旨在展示经颅直流电刺激及相关经颅电刺激技术（如经颅交流电刺激，tACS）的现代标准化操作流程。

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本视频旨在演示经颅直流电刺激（tDCS）及相关经颅电刺激技术（如经颅交流电刺激，tACS）的最新操作流程。本视频展示了常用于运动皮层和背外侧前额叶皮层刺激的标准电极放置方案。此处介绍的现代tDCS技术避免了使用胶带测量定位电极、繁琐的碳橡胶电极插入步骤、费时的电极海绵润湿过程，以及使用橡皮筋作为头戴装置。该过程通过使用专用头戴装置和预饱和的快接式电极来优化。每种电极布局都有对应的特定头戴装置。尽管某些材料可能取决于具体研究或治疗方案，但现代经颅直流电刺激（tDCS）应用中存在一些通用的基本物品。在进行tDCS会话之前，确保所有必要的材料均已备妥。对于研究试验，在研究开始前，受试者必须签署知情同意书以同意参与研究。该同意书应包含有关研究方案、研究风险及潜在益处的详细信息。该表格旨在向受试者披露相关信息，使其能够自愿选择接受或拒绝治疗。这一要求源于法律和伦理权利，因为受试者必须了解自身身体将经历的操作，同时也源于研究者在保障参与者身心福祉方面的伦理责任。在开始刺激之前，必须从参与者处获取书面知情同意书。首先测量受试者的头围，以确定应使用何种尺寸的头帽。头帽的尺寸因电极布局的不同而有所差异。请参考头帽的用户手册，根据测量结果选择合适的尺寸。检查预期放置电极的皮肤区域。若观察到任何可见的病灶，不得进行经颅直流电刺激（tDCS）。如有可能，用手指分开头发以暴露头皮，确保生理盐水渗透至头皮，从而提高电极与头皮之间的接触质量。我们正在使用一次性预组装的快插式海绵电极。从包装袋中取出两片5厘米×5厘米的海绵电极。经颅直流电刺激（tDCS）中使用的电极通常是导电橡胶电极，外包浸有电解质溶液（主要是生理盐水）的海绵。使用预饱和和新型电极以提高可靠性。采用固定位置的头戴装置将电极固定在目标脑区上方。为了准确地将海绵电极置于M1SO脑区上方，首先将绑带底部代表鼻根点的环状结构放置在鼻根点处。鼻根点是位于大脑前方、前额与鼻子之间的区域。接下来，调整头带的上部，使其与头带的下部垂直。头带的上部应大致位于耳部上方，并在头部两侧对称放置。头带的后部弹性部分应置于枕骨最突出的点——枕外隆凸之上。确保头戴装置贴合但不过紧。将黑色阴极连接线插入tDCS设备对应的黑色驱动输入端口。对红色阳极连接线也重复上述步骤，将其连接至tDCS设备上对应的接口。务必确保连接的极性正确，因为tDCS的效果具有极性特异性。在tDCS及电刺激的背景下，阳极是正极端，正电流由此进入人体；阴极是负极端，正电流由此离开人体。在经颅交流电刺激（tACS）中，不存在阳极和阴极的概念，因为两个电极会交替充当阳极和阴极。在开始经颅直流电刺激（tDCS）之前，需确保受试者处于舒适且清醒的状态。确认设备已开启，导线连接正确，头戴装置和电极位置放置妥当。阻抗仪是确保良好接触的辅助方法，但不能替代正确执行所有实验步骤的必要性。请检查阻抗仪以评估接触质量。如果受试者的整体接触质量异常偏低，可能表明电极设置不当，导致阻抗过高。如果在调整头戴装置和/或适当补充生理盐水后，接触质量仍然较低，且设备支持，可按下“Pre-Stim Tickle”以改善接触质量。设置tDCS会话的持续时间、刺激强度，或根据设备情况设置假刺激条件。请注意，某些刺激器建议在电极与皮肤接触之前即开启电源。如果使用经颅电刺激（tES）设备进行经颅直流电刺激（tDCS）会话，请确保选择 tDCS 波形设置。通过按下“开始”按钮启动 tDCS。为了减少任何不良反应，某些设备在刺激开始时包含自动电流渐升功能，即设备在 30 秒内缓慢增加电流强度。在刺激开始时，受试者通常会感觉到电极下方有瘙痒和/或刺痛感，但这种感觉在大多数情况下会逐渐消失。部分受试者可能在初始tDCS阶段感到不适。若出现此类情况，可在受试者适应期间适度暂时降低电流强度。然后，逐渐将电流回升至所需水平。此功能可能取决于所使用的设备及实验方案。在刺激过程中，电极必须保持湿润，以确保良好的接触质量。如果电极脱水，可以使用注射器逐渐向电极中添加更多生理盐水。如果添加生理盐水后接触质量仍未改善，需确认受试者的皮肤感觉。刺激结束后，设备将从治疗强度逐渐降低至 0 mA。从受试者头皮上取下装有电极的头戴装置。最后，关闭设备电源。此表格比较了本视频中所述的传统tDCS应用方法与更新后的tDCS方法之间的总体差异。此外，我们开展了一项实验，通过传统的和现代的经颅直流电刺激（tDCS）方法测量装置搭建所需的时间。为此，我们招募了采用这两种方法的专家和新手，记录每位参与者完成装置搭建所用的时间。该搭建过程重复五次，每次试验均单独计时。结果显示，与传统方法相比，现代方法在专家和新手参与者中所需的准备时间均显著更短。使用传统tDCS方法时，专家的平均准备时间约为8分钟。使用传统tDCS方法时，新手的平均准备时间约为10分30秒。初学者在操作过程中会出现设置错误，通常无法实现无误的设置，即使经过五次练习后仍如此。采用现代经颅直流电刺激（tDCS）方法时，专家的平均设置时间略超过一分钟。采用现代经颅直流电刺激（tDCS）方法时，初学者的平均设置时间约为两分半钟。初学者通常在第五次操作时便能够实现无错误的设置，即使出现错误也均为轻微错误。现代经颅直流电刺激（tDCS）方法在电极放置上的精确度可与专家测量传统脑电图（EEG）10-20系统扩展的10-10位置相媲美。对于操作者或自我施用而言，现代tDCS方法具有高度可靠性。本文所述的现代经颅直流电刺激（tDCS）方法在提高设置可靠性的同时，缩短了刺激准备时间。

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科研

JoVE Journal

Medicine

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