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

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 3,4,5,6. Entre las terapias físicas, la estimulación eléctrica de la médula espinal ha surgido como una estrategia eficaz para la rehabilitación de LM, que se puede clasificar en modalidades invasivas y no invasivas ^7,8. La estimulación eléctrica invasiva de la médula espinal, como la estimulación epidural de la médula espinal (eSCI), proporciona estimulación eléctrica directa a través de electrodos implantados, pero conlleva riesgos de infección y formación de tejido cicatricial ^9,10. Por el contrario, las técnicas no invasivas, como la estimulación nerviosa eléctrica transcutánea (TENS), tienen una capacidad limitada para alcanzar eficazmente las estructuras espinales profundas, comprometiendo así la eficacia terapéutica^11,12.

La estimulación por interferencia temporal (TI) es una tecnología emergente de neuromodulación que permite la estimulación no invasiva de los tejidos profundos a través de un modo específico de suministro de corriente eléctrica^13,14. Esta técnica consiste en colocar dos pares de electrodos en la superficie de la piel para administrar corrientes eléctricas a frecuencias de kilohercios ligeramente diferentes. Basada en el principio de interferencia, esta configuración genera una envolvente única de baja frecuencia (que va desde unos pocos hercios hasta varias decenas de hercios) dentro de los tejidos profundos, lo que permite una neuromodulación dirigida. Este mecanismo de trabajo distintivo permite que la estimulación de TI supere las limitaciones de profundidad de las técnicas convencionales de neuromodulación, proporcionando una intervención efectiva para las estructuras neuronales profundas sin procedimientos invasivos. A diferencia de TENS, TI logra una penetración más profunda con alta especificidad espacial y, a diferencia de eSCI, evita riesgos quirúrgicos, ofreciendo una alternativa más segura y accesible para la neuromodulación de LME. La estimulación IT se ha investigado para el tratamiento de diversas enfermedades, como los trastornos del movimiento y la depresión. En LME incompleta, como algunas vías neuronales permanecen intactas, es muy probable que la estimulación de TI mejore la actividad de los circuitos neuronales restantes, promoviendo así la neuroplasticidad y la recuperación funcional^15,16. Por lo tanto, la estimulación de TI es muy prometedora como estrategia de neuromodulación para el tratamiento de la LM¹⁷.

Sin embargo, los sistemas actuales de hardware de estimulación de TI están diseñados principalmente para aplicaciones transcraneales, y hay una falta de sistemas de TI desarrollados específicamente para la estimulación de la médula espinal. Debido a las diferencias anatómicas y electrofisiológicas entre la cabeza y el torso, los dispositivos de estimulación de TI existentes diseñados para la cabeza no son completamente aplicables a la estimulación espinal, lo que genera desafíos en la optimización de los parámetros de salida y la colocación de los electrodos. Al realizar la estimulación de TI en la cabeza, a menudo se usa un sistema de coordenadas de campo de plomo fijo (como el sistema 10-10) para facilitar el posicionamiento de los electrodos en la cabeza. Sin embargo, este sistema no es aplicable al torso. Además, debido a que la estimulación de TI genera envolturas de baja frecuencia en lo profundo de los tejidos biológicos, es difícil predecir la distribución del campo eléctrico resultante basándose únicamente en la colocación manual de los electrodos. En cambio, generalmente se requieren simulaciones computacionales para visualizar y optimizar la distribución interna del campo eléctrico. En la actualidad, sin embargo, no existe un flujo de trabajo establecido para la simulación del campo eléctrico y la optimización de parámetros para la estimulación de TI espinal, lo que plantea desafíos significativos para su aplicación clínica. Parámetros como la colocación de los electrodos, las frecuencias de estimulación y la amplitud de la corriente influyen directamente en la distribución del campo eléctrico y la amplitud de la envolvente de baja frecuencia, modulando la actividad neuronal y promoviendo la neuroplasticidad^13,17.

El objetivo de este estudio es desarrollar un flujo de trabajo conveniente y efectivo para la simulación del campo eléctrico de TI y la optimización de parámetros, junto con un sistema de hardware de TI diseñado para el tratamiento de lesiones de la médula espinal. A través de la simulación del campo eléctrico y la optimización de parámetros, nuestro objetivo es determinar configuraciones de colocación de electrodos que maximicen la amplitud del campo envolvente de TI en regiones diana específicas de LME, mejorando así la eficacia terapéutica. Además, para facilitar la implementación práctica de configuraciones de electrodos optimizadas, hemos diseñado un nuevo método de posicionamiento de coordenadas de electrodos para la estimulación de TI de la médula espinal basado en el sistema de hardware de TI original para la cabeza. Este sistema está destinado a simplificar el posicionamiento de los electrodos y mejorar la viabilidad operativa en entornos clínicos.

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.

Contraindicaciones y consideraciones especiales
Se evalúa la elegibilidad de los pacientes con LME mediante un cuestionario de historia clínica y un examen físico para identificar las condiciones que afectan la participación:
Criterios de inclusión: (1) Edad entre 18 y 80 años (hombre o mujer); (2) LME incompleta calificada como ASIA B, C o D, con inicio de 1 a 6 meses; (3) No hubo cambios en la evaluación de ASIA durante la última semana; (4) Régimen de medicación estable durante todo el período de estudio; (5) Voluntad de cumplir con todos los requisitos del estudio, incluida la participación en todas las sesiones de capacitación y evaluaciones de rehabilitación requeridas.
Criterios de exclusión¹⁷: (1) Limitaciones de la función motora debido a trastornos neurológicos (p. ej., accidente cerebrovascular, esclerosis múltiple, lesión cerebral traumática); (2) Presencia de cualquier condición médica inestable o grave (p. ej., hipertensión no controlada, insuficiencia cardíaca); (3) Antecedentes de epilepsia; (4) Contraindicaciones para la estimulación eléctrica (p. ej., dispositivos electrónicos implantados, marcapasos, implantes metálicos).

1. Materiales

1. Verifique la integridad de los materiales requeridos (consulte la Tabla de materiales).
2. Evalúe a los pacientes con LME mediante imágenes por resonancia magnética (IRM) o tomografías computarizadas (TC).
3. Software de simulación electromagnética abierto para realizar simulaciones de campo eléctrico (todos los pasos se implementan dentro del software, eliminando la necesidad de cambiar a otro software o usar scripts adicionales). Antes de realizar simulaciones de campo eléctrico, asegúrese de que el software de simulación electromagnética contenga modelos humanos (masculinos o femeninos).
   1. Si estos modelos no están disponibles, seleccione Modelo/Fantasma - Humanos en la cinta de opciones y, a continuación, descargue el modelo humano. Una vez completada la descarga, importe el modelo en el proyecto actual para simulaciones posteriores.
4. Presione el botón de encendido para encender el estimulador TI antes de cada sesión de estimulación, luego conecte el adaptador de electrodos usando los cables de conexión designados (Figura 1). Verifique el estado de la batería en la pantalla del dispositivo. Cargue el dispositivo inmediatamente si el nivel de la batería es inferior al 20%, utilizando el adaptador de corriente designado enchufado a una toma de corriente estándar.
   NOTA: Los adaptadores incompatibles pueden dañar la batería o causar irregularidades en la salida del estimulador TI.
5. Inspeccione visualmente cada electrodo de Ag/AgCl en busca de grietas, decoloración o residuos. Limpie los electrodos con alcohol isopropílico y un paño suave para eliminar los contaminantes. A continuación, aplique una capa fina y uniforme de gel conductor de 1 mm en la superficie del electrodo para reducir la impedancia de contacto y evitar la irritación de la piel durante la estimulación.
   1. Además, asegúrese de tener información precisa sobre las dimensiones de los electrodos, incluido su diámetro y grosor, ya que estos parámetros juegan un papel fundamental en las simulaciones de campo eléctrico posteriores.
6. Conecte los dos pares de cables de electrodos al adaptador de electrodos haciendo coincidir los conectores de cable con los puertos etiquetados.

2. Simulación de campo eléctrico y optimización de parámetros

NOTA: El flujo de trabajo general de la simulación del campo eléctrico consta de tres pasos principales: construir el modelo geométrico (incluido el modelo humano y los electrodos), definir las condiciones de simulación (propiedades del material, condiciones de contorno y generación de malla) y, finalmente, realizar cálculos para visualizar la distribución del campo eléctrico en la región objetivo de la médula espinal (Figura 2). La optimización de parámetros implica simular campos eléctricos para varias configuraciones de pares de electrodos candidatos, calcular la intensidad promedio del campo eléctrico en la región objetivo e identificar la configuración que maximiza esta intensidad. Los pasos específicos son los siguientes:

1. Inicie el software de simulación electromagnética en una computadora con al menos 16 GB de RAM y un procesador multinúcleo. Cree un nuevo proyecto seleccionando Archivo - Nuevo proyecto en la cinta de opciones.
2. Construcción de modelos geométricos
   1. Haga clic en la pestaña Modelo de la cinta e importe un modelo humano seleccionando Modelo/Fantasma - Humanos y eligiendo un modelo estático masculino o femenino (Figura 3).
   2. Identifique la ubicación vertebral más cercana al sitio de la LME utilizando puntos de referencia anatómicos (p. ej., C5 está aproximadamente 2-3 cm por debajo de la apófisis espinosa C7, palpable como una protuberancia ósea prominente en la base del cuello). Establezca la coordenada de la superficie de la piel directamente sobre la región central de la vértebra seleccionada como origen (Boceto - Punto). Defina los ejes horizontal y vertical como los ejes x e y, respectivamente (Figura 4).
      NOTA: En la demostración del protocolo, seleccionamos la región de la médula espinal envuelta por la vértebra C5 como objetivo de estimulación. Esta no es una elección fija, sino que se hizo por la conveniencia de la demostración. Al aplicar el protocolo en la práctica, se puede seleccionar arbitrariamente cualquier área objetivo específica de la médula espinal.
   3. Para cada configuración de par de electrodos, coloque los cuatro electrodos simétricamente alrededor del origen (Figura 4), con un par a cada lado de la columna vertebral. Defina las posiciones por la distancia horizontal (d₁) y la distancia vertical (d₂) desde el origen, de modo que las coordenadas de los cuatro electrodos en cada configuración sean (d₁, d₂), (d₁, -d₂), (-d₁, d₂) y (-d₁, -d₂).
      NOTA: En esta demostración, se evalúan 25 configuraciones de pares de electrodos, con electrodos adyacentes en cada cuadrante espaciados 1 mm horizontalmente y 5 mm verticalmente, lo que permite que los electrodos candidatos se distribuyan dentro de un rango adecuado en relación con el área objetivo. El procedimiento específico de colocación de electrodos es el siguiente. Usando el primer cuadrante como ejemplo:
      1. Cree un electrodo cilíndrico haciendo clic en Sólidos - Cilindro en la cinta con dimensiones correspondientes a los electrodos reales utilizados en el tratamiento clínico. El grosor puede aumentarse ligeramente para tener en cuenta las intersecciones menores con la superficie de la piel en el modelo de simulación.
         NOTA: En esta demostración, el diámetro del electrodo se estableció en 10 mm y el grosor en 5 mm.
      2. Haga clic en Mover en la cinta para colocar el cilindro en la superficie posterior de la piel con una ligera incrustación. Ajuste su centro a (10 mm, 10 mm), que representa una distancia horizontal y vertical de 10 mm desde el origen.
      3. Duplique el cilindro en el explorador de modelos y desplácelo hacia la derecha 11 mm para colocar el segundo electrodo en (21 mm, 10 mm). Repita este proceso para crear electrodos adicionales en (32 mm, 10 mm), (43 mm, 10 mm) y (54 mm, 10 mm).
      4. Copie el primer electrodo y desplácelo hacia arriba 15 mm para colocar el segundo electrodo en (10 mm, 25 mm). Repita este proceso para generar electrodos en (10 mm, 40 mm), (10 mm, 55 mm) y (10 mm, 70 mm).
      5. Repita este proceso, genere 25 electrodos (5 filas × 5 columnas) dentro del primer cuadrante.
         NOTA: Cada configuración de estimulación de TI utiliza cuatro electrodos (dos pares) para administrar dos corrientes de frecuencia de kilohercios que interfieren para crear una envoltura de baja frecuencia en la médula espinal. Para optimizar la colocación, se prueban 25 configuraciones, cada una con cuatro electrodos, utilizando una cuadrícula de posiciones de 5 x 5 por cuadrante, con un total de 100 electrodos en todas las simulaciones. El tamaño de los electrodos y la distancia entre los electrodos en diferentes grupos se especifican de acuerdo con las condiciones reales, y esta demostración solo proporciona un ejemplo.
   4. Para el procedimiento de colocación del segundo, tercer y cuarto cuadrante, siga el mismo proceso. Una vez completadas, las 25 configuraciones de pares de electrodos (un total de 100 electrodos) están dispuestas como se muestra en la Figura 4.
   5. Cambie el nombre de los electrodos sistemáticamente haciendo clic con el botón derecho en el electrodo correspondiente en el explorador de modelos (por ejemplo, "ROn" para el primer cuadrante, "LOn" para el segundo, "LBn" para el tercero, "RBn" para el cuarto, donde n es el número de grupo del 1 al 25).
   6. Inspeccione visualmente la colocación de los electrodos en la vista del modelo 3D. Ajuste las posiciones con el botón Mover para asegurarse de que cada electrodo se incruste ligeramente (0,5 mm) en la superficie de la piel sin espacios.
3. Configuración de condiciones de simulación
   1. Haga clic en la pestaña Simulación y cree una nueva simulación haciendo clic en Nuevo - EM LF Electro - Ohmic Quasi-Stat en la cinta. Haga clic derecho y cámbiele el nombre a "LF-R1". Dado que la estimulación de TI opera a bajas frecuencias, use el solucionador "Ohmic Quasi-Stat" para considerar solo la aproximación cuasiestática.
   2. Haga clic en el panel Configuración en el explorador de simulación , establezca la frecuencia en 1040 Hz.
   3. Arrastre el modelo humano desde el árbol múltiple a LF-R1 - Materiales, que asignará automáticamente valores de conductividad específicos del tejido a 1040 Hz (Tabla 1).
   4. En Condiciones de contorno, modifique la configuración predeterminada de Límite a Flujo seleccionando Tipo de límite y eligiendo Flujo en el menú desplegable. Luego, cree dos nuevas "Configuraciones de límites" haciendo clic en la nueva configuración y asigne voltajes de entrada de +1 V y 0 V ( Figura 5).
      1. Asigne los electrodos "RO1" y "RB1" a estos ajustes arrastrándolos a los respectivos "Ajustes de límites", respectivamente, indicando que "RO1" emite +1 V mientras que "RB1" sirve como ruta de retorno.
   5. Conserve la configuración predeterminada para "Sensores" y ajuste la cuadrícula estableciendo el paso máximo en 1 mm y la resolución de geometría en 1 mm, según los recursos computacionales.
   6. Cree una nueva simulación "LF-L1" duplicando "LF-R1", ajuste la frecuencia a 1000 Hz y asigne los electrodos "LB1" y "LO1" a los "Ajustes de límites" de +1 V y 0 V.
      NOTA: Esta configuración refleja "LF-R1" pero con la configuración de electrodo opuesta, generando el efecto de interferencia. Todas las demás configuraciones permanecen sin cambios. Esto completa la primera configuración de simulación de par de electrodos.
   7. Duplique LF-R1 y LF-L1, cámbieles el nombre a LF-R2 y LF-L2 y modifique la configuración de Límite para asignar los electrodos correspondientes. Retire los electrodos anteriores de "Cuadrícula" y "Vóxeles" y agregue el nuevo conjunto para cada par. Repita para los 25 grupos.
   8. Una vez configuradas todas las simulaciones, seleccione todas las simulaciones en la pestaña Simulación , haga clic en Actualización automática de cuadrícula en la cinta (haga clic en el Administrador de tareas en la esquina inferior derecha. Si la ventana indica que se ha construido la cuadrícula, esto confirma que los pasos continúan normalmente) y, a continuación, seleccione Ejecutar - Ejecución por lotes para ejecutar todas las simulaciones simultáneamente.
      NOTA: Las frecuencias de 1040 Hz (LF-R1) y 1000 Hz (LF-L1) se eligen para producir una envolvente de baja frecuencia de 40 Hz (1040 Hz - 1000 Hz) a través de la interferencia, que es la frecuencia de estimulación efectiva en la región diana de la médula espinal para la neuromodulación¹⁷.
4. Realizar análisis estadísticos
   1. Haga clic en la pestaña Análisis , seleccione LF-R1 - Campo general - Extractor de sensores y haga clic en Campo general para generar un campo general.
   2. Haga clic en Campo general - EM E(x,y,z,f0) - Herramientas de datos de campo - Escalado de campo para convertir la distribución del campo eléctrico de un voltaje de entrada de 1 V a una corriente de entrada de 1 mA. El factor de escala se determina de la siguiente manera (Figura 6):
      1. En la pestaña Modelo , cree un volumen cúbico (Bloque RO1) que encierre el electrodo RO1 seleccionando Sólidos - Bloque en la cinta y ajustando las dimensiones para abarcar completamente el electrodo (por ejemplo, 12 mm × 12 mm × 7 mm).
      2. Arrastre el bloque RO1 desde el árbol múltiple al panel Análisis , generando dos módulos idénticos "Bloque RO1".
      3. Seleccione Campo general en LF-R1 y el primer bloque RO1 en el explorador de modelos , luego haga clic en Superficie y EM E (x, y, z, f0) simultáneamente. Haga clic en Evaluador de flujo - Visor de listas para mostrar el valor de "Flujo total". Calcule el factor de escala dividiendo 0,001 por el valor de flujo total.
   3. Repita el mismo proceso para "LF-L1".
   4. Seleccione varias veces LF-R1 y LF-L1 en Escala de campo en el explorador de análisis y, a continuación, haga clic en Modulación máxima en la cinta para acoplar las distribuciones de campo eléctrico de los dos pares de electrodos. Establezca "Peso A" y "Peso B" en 2 para reflejar la salida de 2 mA por par de electrodos (Figura 7).
   5. Extraiga la intensidad promedio del campo eléctrico en la región objetivo de la médula espinal:
      1. Aplique un "Filtro de máscara" seleccionando Herramientas de datos de campo - Filtro de máscara en la cinta para conservar solo la región "Médula espinal".
      2. Haga clic en LF-R1 en el explorador de análisis y haga clic en Herramientas de datos de campo - Recortar en la cinta para aislar la región de la médula espinal objetivo (Figura 8).
      3. Haga clic en Estadísticas - Visor de tablas en la cinta para mostrar la intensidad media del campo eléctrico para la región recortada (rango de valores normales: 0,1-2 V/m).
   6. Repita el proceso para las configuraciones de 25 pares de electrodos y adquiera la intensidad promedio del campo eléctrico en el objetivo de los 25 grupos.
   7. Compare la intensidad promedio del campo eléctrico para cada configuración e identifique la configuración con la intensidad más alta como la configuración óptima.

3. Posicionamiento de electrodos y configuración del dispositivo

1. Pídale al paciente con LME que se siente cómodamente en una silla con respaldo, asegurándose de que su torso esté erguido y la espalda expuesta quitándose o ajustándose la ropa.
2. Identifique el nivel vertebral más cercano al sitio de la LME palpando los procesos espinosos a lo largo de la columna vertebral. Localice la apófisis espinosa C7 (prominente en la base del cuello) y cuente hacia abajo hasta la vértebra objetivo (p. ej., C5 es dos vértebras por encima de C7). Marque la superficie de la piel por encima de la apófisis espinosa de la vértebra objetivo con un marcador lavable (58-7726, Crayola Inc.) para designar el origen¹⁸.
3. Basándose en los parámetros de colocación de electrodos previamente optimizados (d₁, d₂), mida las cuatro posiciones de los electrodos con una cinta métrica flexible. Desde el origen, mida d₁ horizontalmente (izquierda y derecha) y d₂ verticalmente (arriba y abajo) para ubicar posiciones en los cuatro cuadrantes: (d₁, d₂), (d₁, -d₂), (-d₁, d₂), (-d₁, -d₂). Marque cada posición con un marcador lavable.
4. Limpie la piel en los sitios marcados de los electrodos con toallitas con alcohol para eliminar los aceites y los desechos. Inspeccione la piel para asegurarse de que esté intacta, sin cortes ni abrasiones. Aplique 1,5 ml de gel conductor en cada sitio con una jeringa o aplicador, extendiéndolo uniformemente sobre un área de 10 mm de diámetro.
5. Minimice la tensión en los cables de los electrodos asegurando el exceso de longitud del cable con cinta adhesiva. Suspenda los cables para que cuelguen de forma natural conectándolos a la silla o a un soporte cercano, reduciendo el riesgo de desprendimiento accidental.
6. Coloque los electrodos en las posiciones marcadas en la espalda del paciente presionando firmemente cada electrodo de Ag/AgCl sobre la piel cubierta de gel. Asegure cada electrodo con cinta adhesiva, cubriendo los bordes para evitar movimientos.
   NOTA: Los electrodos del lado derecho y del lado izquierdo forman un par de electrodos. Designe el electrodo superior del lado derecho como ánodo y el electrodo inferior como cátodo. Designe el electrodo superior del lado izquierdo como cátodo y el electrodo inferior como ánodo, formando una configuración de imagen especular.
7. Una vez que los electrodos estén colocados correctamente y se verifiquen todas las conexiones, encienda el estimulador TI presionando el botón de encendido . Haga clic en Configuración de parámetros globales y configure los siguientes parámetros de estimulación: Modo de estimulación: tTIS, Tipo de estimulación: Estimulación estándar, Duración total de la estimulación: 1200 s, Forma de onda de estimulación: Onda sinusoidal seleccionando las opciones correspondientes en el menú.
8. Realice mediciones de impedancia para los dos canales de estimulación seleccionados. Haga clic en Iniciar prueba de impedancia para asegurarse de que la impedancia se encuentre dentro del rango aceptable (el estimulador detendrá automáticamente la salida si la impedancia de carga excede los 12 kΩ). El rango de impedancia óptimo para una estimulación efectiva es de 6-8 kΩ.
9. Configure la frecuencia de estimulación y la amplitud de la corriente de salida para cada canal. Canal 1: Frecuencia configurada en 1040 Hz, amplitud de corriente configurada en 2 mA. Canal 2: Frecuencia ajustada a 1000 Hz, amplitud de corriente ajustada a 2 mA¹⁵.

4. Estimulación

1. Asegúrese de que el participante permanezca sentado en una posición cómoda durante todo el procedimiento y permanezca completamente consciente en todo momento.
2. Active el estimulador presionando el interruptor Start en la interfaz del dispositivo para iniciar la estimulación.
3. Controle la retroalimentación del paciente durante la estimulación pidiéndole que informe cualquier sensación (p. ej., hormigueo, malestar). Reduzca la amplitud de corriente en incrementos de 0,5 mA o pause la estimulación inmediatamente presionando el botón Stop si el paciente informa una molestia significativa o una fuerte sensación de escozor.
   NOTA: Espere una leve sensación de hormigueo o picazón, que es una respuesta fisiológica normal a la estimulación eléctrica transcutánea, como se observa en este estudio y en investigaciones previas sobre técnicas similares¹⁷. Esta sensación generalmente desaparece en 2-3 minutos.

5. Pasos posteriores al procedimiento

1. Una vez completada la sesión de estimulación, vuelva a medir el estado de impedancia seleccionando Iniciar prueba de impedancia para evaluar los cambios posteriores a la estimulación. Registre los valores para comparar.
2. Verifique la estabilidad física del paciente verificando su equilibrio y comodidad mientras está sentado. Retire la cinta médica suavemente despegándola lentamente de la piel para evitar irritaciones. Separe los electrodos con cuidado levantándolos de un borde.
3. Enjuague los electrodos con agua limpia debajo de un grifo y séquelos al aire sobre una toalla limpia. Limpie la piel del paciente en los sitios de los electrodos con una toalla de papel húmeda para eliminar el gel residual.
4. Administre un cuestionario estandarizado al paciente, preguntando sobre cambios sensoriales (p. ej., hormigueo, entumecimiento), mejoras motoras y eventos adversos (p. ej., irritación de la piel, dolor). Registrar las respuestas para su análisis¹⁹.

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 puede conservar una vista 3D de la distribución del campo eléctrico en la médula espinal mientras se configuran otros tejidos en semitransparentes. Esto permite una observación intuitiva de la distribución del campo eléctrico del Grupo 10 alrededor del área objetivo C5 (Figura 10).

Después de completar las simulaciones para todos los grupos, se analiza y compara la intensidad promedio del campo eléctrico en cada área objetivo. Por ejemplo, en las simulaciones realizadas sobre el modelo, la estimulación de TI se aplicó a tres áreas objetivo: C5, T7 y L3 (Figura 11), según lo informado por Xie et al.20. Los resultados indican que un d2 más pequeño da como resultado una intensidad de campo eléctrico promedio más baja en la región objetivo. Se encontró que los valores óptimos (d1,d 2) para las tres áreas objetivo eran (32 mm, 70 mm) para C5, (10 mm, 40 mm) para T7 y (10 mm, 70 mm) para L3.

En la práctica, cuando se aplica por primera vez la estimulación IT, puede producirse una leve picazón o una ligera sensación de hormigueo. Esta es una respuesta fisiológica normal, que indica que la corriente está pasando a través de la piel, como se observa en este estudio y se apoya en estudios de técnicas similares de estimulación eléctrica19. La sensación generalmente disminuye en unos pocos minutos.

En la actualidad, las aplicaciones clínicas de la estimulación de TI para la LME siguen siendo limitadas y su eficacia terapéutica requiere una mayor validación. Sin embargo, los estudios clínicos existentes han demostrado que dos semanas de estimulación continua de TI conducen a mejoras significativas en la función neurológica, la fuerza motora, la percepción sensorial y la independencia funcional en pacientes con LM (Tabla 2), según lo informado por Cheng et al.17. Estos hallazgos apoyan la hipótesis de que la estimulación de TI es un enfoque terapéutico eficaz para el tratamiento de la LME.

Figura 1: Colocación de electrodos durante el tratamiento clínico basado en simulación de campo eléctrico.Se colocaron dos pares de electrodos de acuerdo con la configuración óptima determinada mediante simulación de campo eléctrico y optimización de parámetros. Se identificó el objetivo de estimulación (por ejemplo, C5) y el punto en la piel directamente sobre este objetivo, perpendicular a la superficie de la piel, se definió como el origen. Utilizando las coordenadas optimizadas (d1, d2) relativas al origen, se determinaron las posiciones de colocación de los dos pares de electrodos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: La tubería de simulación de campo eléctrico y optimización de parámetros. Se evalúan un total de 25 grupos candidatos, cada uno de los cuales consta de dos pares de electrodos: un par colocado en el lado derecho de la región objetivo (par R2) y el otro en el lado izquierdo (par L2). Los cuatro electrodos de cada grupo se colocan a una distancia horizontal (d1) y vertical (d2) idénticas desde el origen, lo que permite que cada grupo se represente como (d1, d2). Al colocar sistemáticamente los pares de electrodos y configurar las condiciones de simulación, se calcula la intensidad promedio del campo eléctrico dentro de la región objetivo para todos los grupos. Luego se comparan los grupos y se determina el grupo Mejor (d1, d2) en función de la intensidad promedio más alta del campo eléctrico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Modelo humano utilizado para la simulación. El modelo humano estático Duke V3.0 se seleccionó e importó a través de la opción "Modelo/Fantasma" en la interfaz de la cinta. Este modelo se descargó e incorporó para su uso en el entorno de simulación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Colocación de electrodos en simulación y optimización de parámetros. Se colocaron dos pares de electrodos en cada simulación. También se muestran todas las configuraciones de electrodos utilizadas durante la optimización de parámetros. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Configuración de límites para la simulación LF-R1. Las condiciones de contorno para la simulación LF-R1 se configuraron seleccionando primero "Configuración de límites" en el software. En el panel "Controlador", el "Tipo de límite" se estableció en "Flujo". A continuación, se crearon dos entradas de "Configuración de límites - Dirichlet" haciendo clic con el botón derecho en "Condiciones de límite" en el Explorador y seleccionando "Nueva configuración". En el "Multi-tree", el ánodo y el cátodo de un par de electrodos se asignaron a los respectivos ajustes de límite de Dirichlet. El "Potencial constante" se estableció en 1 V para el ánodo y 0 V para el cátodo en el panel del controlador. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Conversión de la distribución del campo eléctrico de una entrada de 1 V a una entrada de 1 mA. Para convertir la distribución del campo eléctrico obtenida con una entrada de 1 V a la correspondiente a una entrada de 1 mA, se creó un volumen cúbico (Bloque RO1) alrededor del electrodo RO1 en la pestaña Modelo seleccionando "Sólidos - Bloque" en la cinta y ajustando las dimensiones (por ejemplo, 12 mm × 12 mm × 7 mm) para abarcar completamente el electrodo. El objeto "Block RO1" se arrastró desde el "Multi-tree" al panel "Análisis", generando dos módulos idénticos. Dentro del explorador "Modelo", se seleccionaron "Campo general" en "LF-R1" y la primera instancia de "Bloque RO1", seguido de la activación de las opciones "Superficie" y "EM E(x,y,z,f0)". El "Evaluador de flujo - Visor de listas" se utilizó para mostrar el valor de "Flujo total". El factor de escala se determinó dividiendo 0.001 por el valor de Flujo Total. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Modulación de campo eléctrico y cálculo de amplitud de envolvente. Se modularon los campos eléctricos generados por los dos pares de electrodos en un grupo y se calcularon las amplitudes de su envolvente. Las entradas "LF-R1" y "LF-L1" en "Escala de campo" en el explorador "Análisis" se seleccionaron juntas, y la función "Modulación máxima" en la cinta se utilizó para acoplar las distribuciones de campo eléctrico de los dos pares de electrodos. Los parámetros "Peso A" y "Peso B" se ajustaron a 2, lo que corresponde a una salida de 2 mA por par de electrodos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 8: Aislamiento de la región diana de la médula espinal y cálculo de la intensidad media del campo eléctrico. La región diana de la médula espinal se recortó y extrajo para evaluar la intensidad del campo eléctrico. En el explorador "Análisis", se seleccionó el campo "LF-R1" y se utilizó la función "Herramientas de datos de campo - Recortar" en la cinta para aislar el área deseada. Posteriormente se calculó la intensidad promedio del campo eléctrico dentro de esta región. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 9: Intensidad media del campo eléctrico en el objetivo de la médula espinal en la simulación de TI (Grupo 10). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 10: Vista 3D de la distribución del campo eléctrico de la médula espinal en la simulación de TI (Grupo 10). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 11: Intensidad promedio del campo eléctrico en el objetivo de la médula espinal simulada usando 25 grupos. Se encontró que los valores óptimos (d1,d 2) para las tres áreas objetivo eran (32 mm, 70 mm) para C5, (10 mm, 40 mm) para T7 y (10 mm, 70 mm) para L3. Esta figura se modifica de Xie et al.20. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tabla 1: Las conductividades eléctricas de los tejidos relativos a 1 kHz. Haga clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 2: Características demográficas y clínicas de los participantes estimulados por TI. Modificado de Cheng et al.17. Haga clic aquí para descargar esta tabla.

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