Estimulación eléctrica de interferencia temporal no invasiva para la rehabilitación de la médula espinal

Xu Xie; Huilin Mou; Weidong Chen; Shaomin Zhang; Yuchen Xu; Ruidong Cheng; Minmin Wang

doi:10.3791/68574

Method Article

Estimulación eléctrica de interferencia temporal no invasiva para la rehabilitación de la médula espinal

DOI:

10.3791/68574

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October 31st, 2025

Xu Xie¹^,² , Huilin Mou¹^,³ , Weidong Chen¹^,⁴ , Shaomin Zhang¹^,²^,⁵^,⁶ , Yuchen Xu¹^,⁷ , Ruidong Cheng⁸^,⁹ , Minmin Wang¹^,¹⁰

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

Summary

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Este estudio propone un protocolo de estimulación de TI para la lesión de la médula espinal que optimiza la colocación de electrodos para regiones específicas e implementa de manera eficiente esta estrategia optimizada en la aplicación clínica.

Abstract

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La lesión de la médula espinal (LME) puede provocar la pérdida permanente de las funciones motoras, sensoriales y autonómicas, lo que presenta un desafío clínico significativo para la rehabilitación. Además de los enfoques de rehabilitación convencionales, la estimulación epidural de la médula espinal (eSCI) se usa a menudo para mejorar la recuperación. Sin embargo, la naturaleza invasiva de la eSCI limita la aceptación del paciente y la aplicación generalizada. En comparación con la estimulación tradicional de la médula espinal, la estimulación por interferencia temporal (TI) ofrece un enfoque no invasivo para estimular las regiones profundas de la médula espinal, lo que la convierte en una técnica prometedora para el tratamiento de la LME. Un factor crítico para lograr una estimulación efectiva de TI para la rehabilitación de la LME es la colocación precisa de dos pares de electrodos en la superficie de la piel para generar una envoltura de campo eléctrico alta dentro del área de la médula espinal objetivo. Proponemos un protocolo único que utiliza simulaciones de campo eléctrico y optimización de parámetros para determinar la ubicación óptima de los electrodos para regiones específicas de SCI. Además, este protocolo proporciona una descripción sistemática de cómo implementar de manera eficiente la estrategia optimizada de colocación de electrodos en la estimulación clínica de TI.

Introduction

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La lesión de la médula espinal (LME) es un trastorno debilitante del sistema nervioso central que puede provocar la pérdida permanente de las funciones motoras, sensoriales y autonómicas por debajo del nivel de la lesión ^1,2. En consecuencia, el tratamiento y la rehabilitación de los pacientes con LME se han convertido en un punto focal tanto de la investigación científica como de la práctica clínica. Los enfoques de tratamiento tradicionales, incluidas las terapias farmacológicas y físicas, tienen ciertas limitaciones para promover la recuperación funcional^<....

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Protocol

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Este estudio involucra sujetos humanos y se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki. Se obtuvo la aprobación ética de la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Zhejiang. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes antes de su inclusión, lo que garantizó que estuvieran completamente informados sobre el propósito del estudio, los procedimientos, los riesgos potenciales y su derecho a retirarse en cualquier momento sin penalización. Los reactivos y el equipo utilizado en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

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Results

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Al realizar simulaciones de TI sin errores, se puede obtener la intensidad promedio del campo eléctrico en la región de la médula espinal objetivo estimulada por el grupo actual de pares de electrodos. Tomando como ejemplo el Grupo 10 que estimula el área objetivo C5 (Figura 9), el "Volumen Ponderado Promedio" que se muestra en la interfaz es de 0,50 V/m. Además, al hacer clic en "Modulación máxima - Filtro de máscara - Visores - Visor de superficie", se pu.......

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Discussion

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Pasos críticos

Configuración de condiciones de simulación
Cuando los electrodos se colocan en la superficie de la piel del modelo humano, los electrodos cilíndricos se incrustan parcialmente en la piel para garantizar que no haya espacio de aire entre los electrodos y la piel. De lo contrario, la corriente no puede pasar a través del aire y entrar en el cuerpo humano. La distancia desde el electrodo hasta el origen (d₁

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Disclosures

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Todos los autores declaran no tener conflictos de intereses relacionados con este artículo.

Acknowledgements

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Investigación apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (52407261), el Programa de Investigación y Desarrollo "Pionero" y "Ganso Líder" de Zhejiang (2025C01137), el Plan Clave de Investigación y Desarrollo de la Provincia de Zhejiang (2024C03040), el Proyecto del Fondo Especial de Investigación de la Asociación de Medicina de Rehabilitación de Zhejiang (ZKKY2024008) y Sim4Life de ZMT, www.zmt.swiss.

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Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
Sistema de resonancia magnética o TC 3T	Siemens Healthineers	MAGNETOM Skyra (RM) / SOMATOM X.cite (CT)
Cinta adhesiva	3M	Durapore 1538-1
Toallitas con alcohol	PDI Healthcare	S41125
Batería	Neurodome		Accesorio del NervioX-1000
Ordenador	Dell Technologies	Precision 3660	16 GB de RAM, procesador multinúcleo
Gel eléctricamente conductor	Soterix	HD-1AGE-12
Adaptador de electrodos	Neurodome		Accesorio del NervioX-1000
Software de simulación electromagnética	ZMT Zurich MedTech AG	Sim4Life v8.0
Modelos de simulación humana	Fundación IT'IS	Población Virtual 3.0	Duke (Estática) 3.0, Ella (Estática) 3.0
Alcohol isopropílico	Medline Industries	MDS098003Z
Cinta métrica	Herramientas Stanley	33-725
Servilleta de papel	Kimberly-Clark	Kimwipes 34155
Jeringuilla o aplicador	BD	305857
Estimulador TI	Neurodome	NervioX-1000	Dispositivo de Estimulación por Interferencia Temporal
Dos pares de electrodos y cables Ag/AgCl	Shanhai Medical Ltd	SHTIS
Marcador lavable	Crayola	58-7726

References

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

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