Method Article

Nichtinvasive elektrische Interferenz mit temporaler Interferenz für die Rehabilitation des Rückenmarks

DOI:

10.3791/68574

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October 31st, 2025

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1Key Laboratory of Biomedical Engineering of Ministry of Education, Qiushi Academy for Advanced Studies, Zhejiang University, 2Department of Biomedical Engineering, Zhejiang University, 3College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, 4Department of Computer Science and Technology, Zhejiang University, 5State Key Laboratory of Brain-Machine Intelligence, Zhejiang University, 6The MOE Frontier Science Center for Brain Science & Brain-machine Integration, Zhejiang University, 7Center of Excellence in Biomedical Research on Advanced Integrated-on-Chips Neurotechnologies (CenBRAIN Neurotech), School of Engineering, Westlake University, 8Center for Rehabilitation Medicine, Rehabilitation & Sports Medicine Research Institute of Zhejiang Province, Department of Rehabilitation Medicine, Zhejiang Provincial People's Hospital (Affiliated People's Hospital, Hangzhou Medical College), 9School of Rehabilitation, Hangzhou Medical College, 10Westlake Institute for Optoelectronics, Westlake University

In This Article

Summary

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In dieser Studie wird ein TI-Stimulationsprotokoll für Rückenmarksverletzungen vorgeschlagen, das die Elektrodenplatzierung für bestimmte Regionen optimiert und diese optimierte Strategie effizient in der klinischen Anwendung umsetzt.

Abstract

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Eine Querschnittlähmung kann zu einem dauerhaften Verlust motorischer, sensorischer und autonomer Funktionen führen, was eine große klinische Herausforderung für die Rehabilitation darstellt. Neben herkömmlichen Rehabilitationsansätzen wird häufig die epidurale Rückenmarkstimulation (eSCI) eingesetzt, um die Genesung zu verbessern. Der invasive Charakter der eSCI schränkt jedoch die Patientenakzeptanz und die breite Anwendung ein. Im Vergleich zur herkömmlichen Rückenmarkstimulation bietet die Stimulation temporaler Interferenz (TI) einen nicht-invasiven Ansatz zur Stimulation tiefer Rückenmarksregionen, was sie zu einer vielversprechenden Technik für die Behandlung von Rückenmarksverletzungen macht. Ein kritischer Faktor für das Erreichen einer effektiven TI-Stimulation für die SCI-Rehabilitation ist die genaue Platzierung von zwei Elektrodenpaaren auf der Hautoberfläche, um eine hohe elektrische Feldhülle innerhalb des Zielbereichs des Rückenmarks zu erzeugen. Wir schlagen ein einzigartiges Protokoll vor, das elektrische Feldsimulationen und Parameteroptimierung nutzt, um die optimale Elektrodenplatzierung für bestimmte SCI-Bereiche zu bestimmen. Darüber hinaus bietet dieses Protokoll eine systematische Beschreibung, wie die optimierte Elektrodenplatzierungsstrategie in der klinischen TI-Stimulation effizient implementiert werden kann.

Introduction

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Eine Rückenmarksverletzung ist eine schwächende Störung des Zentralnervensystems, die zu einem dauerhaften Verlust motorischer, sensorischer und autonomer Funktionen unterhalb des Verletzungsniveaus führenkann 1,2. Die Behandlung und Rehabilitation von Rückenmarkspatienten ist daher zu einem Schwerpunkt sowohl der wissenschaftlichen Forschung als auch der klinischen Praxis geworden. Traditionelle Behandlungsansätze, einschließlich pharmakologischer und physikalischer Therapien, weisen gewisse Einschränkungen bei der Förderung der funktionellen Wiederherstellung auf

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Protocol

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Diese Studie umfasste menschliche Probanden und wurde in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Die ethische Genehmigung wurde vom Institutional Review Board der Zhejiang University eingeholt. Vor ihrer Aufnahme wurde von allen Teilnehmern eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt, um sicherzustellen, dass sie vollständig über den Zweck, die Verfahren, die potenziellen Risiken und ihr Recht auf einen jederzeit straffreien Rücktritt informiert waren. Die in dieser Studie verwendeten Reagenzien und Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.

Kontra....

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Results

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Bei fehlerfreien TI-Simulationen kann die durchschnittliche elektrische Feldstärke in der Zielregion des Rückenmarks ermittelt werden, die durch die aktuelle Gruppe von Elektrodenpaaren stimuliert wird. Am Beispiel der Gruppe 10, die den C5-Zielbereich stimuliert (Abbildung 9), beträgt der in der Benutzeroberfläche angezeigte "volumengewichtete Durchschnitt" 0,50 V/m. Zusätzlich kann durch Klicken auf "Max Modulation - Maskenfilter - Viewer - Oberflächenbetrachter

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Discussion

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Kritische Schritte

Einrichten von Simulationsbedingungen
Wenn Elektroden auf der Hautoberfläche des menschlichen Modells platziert werden, werden die zylindrischen Elektroden teilweise in die Haut eingebettet, um sicherzustellen, dass kein Luftspalt zwischen den Elektroden und der Haut entsteht. Andernfalls kann der Strom nicht durch die Luft in den menschlichen Körper gelangen. Der Abstand von der Elektrode zum Ursprung (d

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Disclosures

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Alle Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit diesem Artikel bestehen.

Acknowledgements

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Die Forschung wird von der National Natural Science Foundation of China (52407261), dem F&E-Programm "Pioneer" und "Leading Goose" von Zhejiang (2025C01137), dem Key Research and Development Plan der Provinz Zhejiang (2024C03040), dem Forschungssonderfonds-Projekt der Zhejiang Association of Rehabilitation Medicine (ZKKY2024008) und Sim4Life vom ZMT, www.zmt.swiss, unterstützt.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3T-MRT oder CT-System;Siemens HealthineersMAGNETOM Skyra (MRT) / SOMATOM X.cite (CT)
Klebeband3MDurapore 1538–31
AlkoholtücherPDI HealthcareS41125
BatterieNeurodomeZubehör von NervioX-1000
Computer Dell TechnologiesPrecision 366016 GB RAM, Multi-Core-Prozessor
Elektrisch leitfähiges GelSoterix HD-1AGE-12
ElektrodenadapterNeurodomeZubehör von NervioX-1000
Elektromagnetische SimulationssoftwareZMT Zürich MedTech AGSim4Life v8.0
Menschliche Simulationsmodelle ES IST StiftungVirtuelle Bevölkerung 3.0Duke (Rauschen) 3,0, Ella (Rauschen) 3,0
IsopropylalkoholMedline-IndustrienMDS098003Z
MaßbandStanley Tools33-725
KüchenpapierKimberly-ClarkKimwipes 34155
Spritze oder ApplikatorBD305857
TI-StimulatorNeurodomeNervioX-1000Temporales Interferenzstimulationsgerät
Zwei Paare von Ag/AgCl-Elektroden und KabelnShanhai Medical LtdSHTIS
Waschbarer MarkerCrayola58-7726

References

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  1. Hu, X., et al. Spinal cord injury: Molecular mechanisms and therapeutic interventions. Signal Transduct Target Ther. 8 (1), 245(2023).
  2. Lu, Y., et al. Global incidence and characteristics of spinal cord....

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Temporal Interference StimulationSpinal Cord RehabilitationSpinal Cord InjuryNoninvasive StimulationEpidural StimulationElectrode PlacementElectric Field SimulationParameter OptimizationMotor Function RecoveryDeep Spinal Stimulation
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