Artículo de método

Un protocolo para la estimulación magnética transcraneal neuronavegada asistida por robot dirigida a redes cerebrales individualizadas en el trastorno bipolar

DOI:

10.3791/68987

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30 de septiembre de 2025

 ,  ,  ,  , 
1Zhejiang Chinese Medical University, 2Department of Psychiatry, the First Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, 3Huzhou Third Municipal Hospital, The Affiliated Hospital of Huzhou University, 4Taizhou Hospital of Zhejiang Province affiliated to Wenzhou Medical University, 5Department of Psychiatry, Affiliated Xiaoshan Hospital, Hangzhou Normal University

En este artículo

Resumen

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Este estudio propone un método para mejorar el deterioro cognitivo durante la remisión del trastorno bipolar mediante estimulación magnética transcraneal robótica neuronavegada.

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una técnica de neuromodulación no invasiva capaz de modular la plasticidad cortical y se ha aplicado cada vez más en el tratamiento de trastornos psiquiátricos. Sin embargo, la TMS convencional a menudo se dirige a una sola región del cerebro y puede sufrir un posicionamiento impreciso de la bobina, lo que puede limitar su eficacia terapéutica. La estimulación magnética transcraneal neuronavegada robótica (RNNMS) es una modalidad de intervención TMS precisa, que se basa en los datos de imágenes de resonancia magnética estructural (MRI) del cerebro humano para formular objetivos de estimulación individualizados y mejorar la precisión de la estimulación con la ayuda de la guía del brazo robótico. A través del análisis de imágenes cerebrales, seleccionamos el objetivo de estimulación basado en regiones cerebrales con conectividad funcional anormal en pacientes con trastorno bipolar (TB), y objetivos de intervención personalizados basados en la resonancia magnética estructural de cada paciente, y utilizamos TMS neuronavegada robótica para intervenir con precisión en los objetivos correspondientes de los pacientes para reducir la posibilidad de estimulación ineficaz debido al cambio de bobina durante todo el proceso de intervención. mejorando así los deterioros cognitivos de los pacientes con TB. Este protocolo describe nuestro enfoque para dirigirnos a los pacientes en función de las imágenes de su red cerebral y demuestra en detalle el procedimiento para realizar intervenciones de TMS neuronavegadas robóticas en pacientes.

Introducción

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La estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr) es actualmente la técnica de neuromodulación no invasiva más utilizada para estimular áreas corticales del cerebro, principalmente a través de breves pulsos de campo magnético. Actualmente, la EMTr ha sido aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para el tratamiento del trastorno depresivo mayor (TDM). La EMTr tiene una tasa de respuesta y remisión del < 50% y < del 20%, respectivamente, en pacientes con TDM que no responden a la medicación1. Varios estudios sobre la TMS de depresión en el trastorno bipolar (TB) han logrado una eficacia positiva, pero el número de estudios que abordan el deterioro cognitivo en el TB es pequeño y debe explorarse más a fondo2.

Aunque los parámetros de la EMTr se pueden ajustar, como el sitio, el modo, la frecuencia, la intensidad y el número de pulsos de estimulación, los patrones de parámetros utilizados principalmente en estudios anteriores, así como en aplicaciones clínicas actuales, son más fijos, como elegir principalmente la estimulación de 10 Hz de la corteza prefrontal dorsolateral izquierda (DLPFC), la estimulación de ráfaga theta (TBS), y estimulación de 1 Hz del DLPFCderecho 3. La selección de objetivos de estimulación en la corteza es un factor importante en la estimulación magnética transcraneal (TMS), y los objetivos corticales efectivos pueden variar según la enfermedad y los diferentes individuos. Se ha demostrado que la eficacia de la EMTr en la depresión refractaria puede mejorarse significativamente mediante la estimulación personalizada utilizando DLPFC4 basado en neuronavegación, lo que también sugiere la importancia de los objetivos individualizados para la eficacia de la EMT.

Con el desarrollo de la neuroimagen funcional, se ha descubierto que los cambios en la actividad de ciertas regiones del cerebro asociadas, por ejemplo, con alucinaciones, ansiedad y depresión tienen el potencial de servir como objetivos terapéuticos para estos síntomas en estudios y análisis de una serie de síntomas psiquiátricos5. Además, los efectos estimulantes de la TMS no se limitan al área estimulada, sino que también pueden afectar a las regiones cerebrales distantes del sitio de estimulación al modular la conectividad funcional entre las regiones del cerebro6. Por el contrario, la conectividad funcional dentro y entre las redes de estado de reposo del cerebro también puede verse alterada en los estados de enfermedad neuropsiquiátrica7, y estas redes cerebrales alteradas pueden sufrir una normalización parcial después de que la condición mejora 8,9. La selección de la DLPFC como objetivo para las técnicas convencionales de focalización de la TMS, y el hecho de que diferentes regiones dentro de la DLPFC se asignen a diferentes redes cerebrales distribuidas10, también es probable que revele la variabilidad en la respuesta al tratamiento entre diferentes pacientes en la TMS convencional. La identificación de objetivos de rTMS basados en la conectividad entre diferentes regiones del cerebro puede proporcionar un enfoque más individualizado11. Por ejemplo, un estudio localizó la coordenada DLPFC que estaba más anticorrelacionada con la corteza cingulada subgenual (SGC) y utilizó la neuronavegación para optimizar la respuesta antidepresiva12. Por un lado, las intervenciones clínicas actuales para pacientes con TB todavía siguen en su mayoría los objetivos tradicionales del TDM y, por otro lado, los protocolos existentes se centran más en los síntomas del estado de ánimo en pacientes con TDM y menos explorados para los objetivos del deterioro cognitivo en el TDM, por lo que aún se necesita una mayor exploración de los objetivos correspondientes.

Además de la elección de la ubicación objetivo, la capacidad de TMS para lograr una intensidad de estímulo consistente con las expectativas también está estrechamente relacionada con si está fuera del objetivo o no; se ha encontrado que las tapas elásticas colocadas para colocar bobinas alcanzan objetivos corticales con una estimulación significativamente menor, y algunos individuos reciben solo el 48,6% del campo eléctrico objetivo esperado, mientras que la estimulación dirigida a la neuronavegación logra una localización más exacta y precisa de la TMS para producir el nivel cortical objetivo con la intensidad de estimulación esperada13. Durante el tratamiento, a veces la posición de la cabeza del paciente puede moverse14, lo que también puede resultar en una discrepancia entre el objetivo de estimulación real y la posición objetivo esperada, por lo que no logra alcanzar la intensidad de estimulación esperada13. El uso de la neuronavegación robótica se puede calibrar durante las intervenciones de TMS y mantener la posición de estimulación lo más precisa posible, pero es necesario explorar más la eficacia de las intervenciones para la depresión bipolar en esta modalidad.

En este artículo, describimos una modalidad de terapia magnética transcraneal segura, prometedora y más precisa basada en redes de conectividad funcional para identificar objetivos de intervención utilizando neuronavegación robótica con estimulación magnética transcraneal para mejorar el deterioro cognitivo en pacientes con trastorno bipolar.

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Protocolo

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Este estudio fue revisado y aprobado por el Comité de Ética del Primer Hospital Afiliado de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang, de acuerdo con la Declaración de Helsinki, y este estudio ha sido registrado en el Registro Chino de Ensayos Clínicos (http://www.chictr.org.cn/enIndex.aspx), con el número de registro ChiCTR2000030675. Aquí, los pacientes fueron reclutados de la clínica psiquiátrica para pacientes ambulatorios del Primer Hospital Afiliado de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang. Todos los participantes fueron informados minuciosamente sobre el propósito, los procedimientos, los riesgos potenciales y los beneficios del estudio, y se obtuvo el consentimiento informado por escrito antes de la participación.

1 Participantes, elegibilidad y aleatorización

  1. Criterios de inclusión: Incluya pacientes que cumplan con los siguientes criterios:
    1. Pacientes de 16 a 65 años de edad.
    2. Pacientes que son diagnosticados con TB por un psiquiatra según la Mini-Entrevista Internacional de Neuropsiquiatría (MINI).
    3. Pacientes que toman medicamentos estables.
    4. Los pacientes que tienen una puntuación de la Escala de Calificación de Manía Joven (YMRS) ≤ 615 y una puntuación de la Escala de Calificación de Depresión de Hamilton de 17 ítems (HDRS-17) ≤ 7.
    5. Pacientes que están en remisión clínica durante más de tres meses16.
    6. Pacientes que tienen deterioro cognitivo y déficits perceptivos autoinformados con una puntuación del Cuestionario de Trastornos Cognitivos y Déficits Perceptuales-Depresión (PDQ-D) autoinformados ≥ 1717,18.
    7. Pacientes diestros.
    8. Pacientes que tengan al menos 9 años de educación.
  2. Criterios de exclusión: Excluir a los pacientes que tienen las siguientes afecciones:
    1. Pacientes que tienen comorbilidad con cualquier otro trastorno mental según se define en el Manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales, quinta edición (DSM-5).
    2. Pacientes con antecedentes de trastornos neurológicos graves, como epilepsia o lesión cerebral traumática.
    3. Pacientes que tienen condiciones médicas significativas e inestables.
    4. Pacientes que tienen antecedentes de abuso de drogas o alcohol.
    5. Mujeres embarazadas o en período de lactancia.
    6. Pacientes que tienen daltonismo generalizado, hipocromía o discapacidad auditiva.
    7. Pacientes que actualmente están tomando medicamentos con antidepresivos, anticolinérgicos y otros medicamentos.
    8. Pacientes con otras afecciones médicas.
    9. Pacientes que no pueden someterse a imágenes por resonancia magnética (IRM) o tienen contraindicaciones para la EMTr.
  3. Aleatorización y ocultación de asignación
    1. Genere una secuencia numérica aleatoria utilizando un programa informático para asignar pacientes a grupos de EMTr activos o simulados.
    2. Prepare la secuencia de aleatorización y manténgala con un investigador independiente que no esté involucrado en el reclutamiento, la evaluación o el tratamiento.
    3. Oculte la asignación de grupos utilizando sobres sellados y opacos, y abra el sobre solo en el momento de la intervención.
    4. Mantenga el cegamiento durante todo el estudio para que tanto los pacientes como los investigadores tratantes/evaluadores no sepan la asignación del tratamiento.
    5. Instruya a los pacientes para que no hablen de su tratamiento con otros participantes.

2 Adquisición de imágenes de resonancia magnética

NOTA: Después de la inscripción, adquiera una resonancia magnética estructural y funcional para proporcionar los datos de imágenes necesarios para la selección individualizada del objetivo en los pasos posteriores. Las imágenes se realizaron en el Primer Hospital Afiliado de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang utilizando un escáner Telsa 3.0 con una bobina de cabeza completa estándar.

  1. Pida a los participantes que se acuesten en decúbito supino con los ojos cerrados. Coloque las almohadillas de espuma para minimizar el movimiento y proporcione tapones para los oídos para reducir el ruido.
  2. Adquiera imágenes anatómicas 3D de alta resolución utilizando una secuencia de eco de gradiente de adquisición rápida (MPRAGE) preparada por magnetización con contraste ponderado en T1.
  3. Fije los parámetros de adquisición de la siguiente manera: TR = 7,1 ms; TE = 2,9 ms; Campo de visión = 260 x 260 mm2; matriz = 256 × 256; número de rebanadas = 146; grosor de la rebanada = 1 mm; ángulo de giro = 8°
  4. Obtenga imágenes ecoplanas (EPI) en estado de reposo con: TR 1800 ms; TE 30 ms; Campo de visión 240 x 240 mm²; espacio 0,8 mm; matriz 64 × 64; 28 rebanadas; 4 mm de espesor; Especifique la duración de la ejecución (puntos de tiempo).

3 Selección individualizada de objetivos basada en resonancia magnética

NOTA: Utilizando los datos de resonancia magnética adquiridos, preprocese la resonancia magnética funcional y derive la conectividad funcional basada en semillas para determinar la coordenada del objetivo de estimulación, luego genere el modelo estructural individualizado para la neuronavegación.

  1. Preprocesamiento de datos de resonancia magnética funcional:
    1. Preprocese los datos de resonancia magnética funcional utilizando la plataforma DPABI (versión 8.2).
    2. Realice la conversión de DICOM a NIfTI.
    3. Descarte los 10 puntos de tiempo iniciales y vuelva a alinear el movimiento de la cabeza para excluir a los participantes con desplazamiento > 1,5 mm o rotación > 1,5° en cualquier dirección (x, y o z).
    4. Reoriente las imágenes funcionales y ponderadas en T1 a la comisura anterior. Registre previamente la imagen T1 en las imágenes funcionales.
    5. Segmente la imagen T1 y normalice las imágenes segmentadas al espacio estándar del Instituto Neurológico de Montreal (MNI) utilizando DARTEL.
    6. Aplique los parámetros de transformación a las imágenes funcionales y retroceda 24 covariables de movimiento de cabeza (Friston-24).
    7. Vuelva a muestrear las imágenes funcionales a un tamaño de vóxel de 3 mm x 3 mm x 3 mm.
    8. Suavizar las imágenes remuestreadas espacialmente utilizando un kernel gaussiano con un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) de 4 mm, que se eligió para preservar la especificidad espacial de ROI relativamente pequeños, como el ACC y V1, al tiempo que mejora la relación señal-ruido.
    9. Eliminar las señales de líquido cefalorraquídeo y sustancia blanca mediante análisis de regresión. Filtro de paso de banda la serie temporal entre 0,01 y 0,1 Hz.
    10. Elimine los puntos de tiempo con movimiento excesivo de acuerdo con los umbrales predefinidos.
  2. Determine las coordenadas del punto de destino según la conexión funcional:
    1. Defina la región de interés (ROI) de la corteza cingulada anterior (ACC) como una esfera de radio de 9 mm centrada en MNI (−4, 50, 4), según las coordenadas previamente informadas de un estudio anterior de BD19.
    2. Extraiga las series temporales del ROI de ACC y construya mapas de conectividad funcional (FC) basados en semillas (voxelwise) utilizando el curso temporal de ACC.
    3. Utilice el FC basado en semillas calculado para identificar coordenadas de orientación TMS optimizadas dentro de la corteza visual primaria (V1). Paralelamente, definir el mismo ROI de ACC a priori en una cohorte de referencia de 30 sujetos sanos.
    4. Identifique los vóxeles V1 que muestran FC significativos con el ACC (p vóxel p < 0,001; p agrupado corregido por FWE < 0,05) en función del ROI del ACC definido anteriormente.
    5. Seleccione la coordenada V1 máxima en MNI (−3, −66, 18), que muestra una conectividad significativa con el ACC (r = 0,269), como el objetivo de rTMS para el grupo de estimulación activa (Figura 1).
  3. Preprocesamiento de resonancia magnética estructural y generación de modelos individuales antes del tratamiento:
    1. Anonimice los datos de la imagen estructural del paciente para eliminar todos los identificadores personales y permitir una transferencia segura de datos.
    2. Estandarice las imágenes sin procesar ajustando la resolución, el espaciado de vóxeles, la orientación y la intensidad de la señal.
    3. Segmente las imágenes estandarizadas en distintas clases de tejidos, incluida la materia gris, la materia blanca, el líquido cefalorraquídeo, el cráneo y los núcleos internos.
    4. Registre las imágenes segmentadas en el sistema de coordenadas de imagen estándar (MNI152) de acuerdo con los requisitos del protocolo de estimulación y extraiga las regiones cerebrales correspondientes, las coordenadas estandarizadas y otros parámetros relevantes.
    5. Reconstruya modelos 3D de las regiones del cerebro y el cráneo por separado, y determine las coordenadas del objetivo de estimulación dentro del espacio del modelo.

4 Medición del umbral del motor en reposo (RMT)

  1. Con el objetivo individualizado determinado y el modelo de cabeza preparado, determine el umbral motor en reposo de cada participante sobre M1 para escalar la intensidad de la estimulación para la próxima intervención.
    1. Siente al paciente cómodamente en la silla de tratamiento.
    2. Coloque al paciente una diadema equipada con sensores. Asegúrese de que esté bien sujeto y de que ningún objeto obstruya la línea de visión entre los sensores y las cámaras de seguimiento.
    3. Ingrese el número de identificación del paciente en el sistema de neuronavegación, verifique la información y acceda a la interfaz correspondiente.
    4. Muestre el modelo de cabeza del paciente en la pantalla, mostrando marcadores en el centro de la frente, las puntas de los oídos bilaterales, la punta nasal y el vértice. Ajuste las posiciones de los marcadores con el mouse para alinearlos con precisión.
    5. Utilice el puntero de neuronavegación para marcar los puntos de referencia anatómicos en la cabeza del paciente (glabela, puntas de los oídos bilaterales, punta nasal y vértice). Presione el pedal para confirmar cada ubicación. Verifique que cada punto marcado correctamente aparezca como un punto verde en la pantalla.
    6. Mueva el puntero de neuronavegación a través del cuero cabelludo del paciente. Observe la trayectoria del movimiento como puntos verdes proyectados en la pantalla para confirmar la alineación entre la posición de la cabeza del paciente y el modelo de resonancia magnética cargado. Complete el registro espacial.
    7. Utilice el sistema de neuronavegación asistido por robot con una bobina en forma de ocho para colocar la bobina sobre la ubicación de destino M1 izquierda recomendada por el sistema.
    8. Entrega pulsos TMS individuales al M1 izquierdo. Registrar potenciales evocados motores (MEP) del primer músculo interóseo dorsal (FDI) completamente relajado mediante electromiografía de superficie.
    9. Determinar el RMT como la intensidad de estimulación más baja que produce MEPs de al menos 50 μV de amplitud en al menos 5 de 10 ensayos consecutivos20.

5 Intervención robótica de rTMS neuronavegada

  1. Con la intensidad de estimulación establecida por el RMT medido y el objetivo V1 registrado en el sistema de neuronavegación, administre la rTMS asistida por robot de acuerdo con las sesiones de tratamiento programadas.
    1. Administre rTMS neuronavegado asistido por robot una vez al día durante 10 días consecutivos a todos los participantes.
    2. Administre cada sesión como 60 bloques de entrenamiento de estimulación de 5 s a 10 Hz al 110% de RMT, con intervalos entre entrenamientos de 20 s, para un total de 3000 pulsos por sesión y una duración total de 25 min. Para la estimulación simulada, aplique el mismo protocolo pero use una bobina TMS simulada, que produzca un sonido similar, sin campo magnético aplicado.
    3. Introduzca las coordenadas MNI correspondientes al punto objetivo de estimulación en la región V1 del paciente.
    4. Ajuste el ángulo y la altura del asiento para asegurarse de que la posición de la cabeza del paciente esté dentro del cuadro verde en la pantalla y permita que el robot lleve la bobina a la posición objetivo correspondiente del paciente de acuerdo con el sistema de neuronavegación. Utilice la navegación del robot para ajustar el punto objetivo del estímulo real (que se muestra como una bola roja) para que coincida con la ubicación en el modelo de cabeza del paciente en la pantalla (que se muestra como una bola verde). Muestra la distancia entre los dos puntos en la esquina inferior izquierda de la pantalla. Cuando la distancia sea inferior a 1 mm, comience la estimulación de la EMTr.
    5. Muestre la distancia entre la bobina y el punto objetivo en la pantalla durante todo el tratamiento, y calibre cuando la cabeza del paciente se mueva para asegurarse de que el cuero cabelludo permanezca cerca de la bobina (Figura 2).
    6. Después de cada sesión de tratamiento diario, indique al paciente que complete un cuestionario de efectos adversos autoinformado, que incluye elementos sobre mareos, dolores de cabeza y otros posibles síntomas.

6 Recopilación de datos clínicos

  1. Evalúe la función cognitiva de los participantes al inicio y 2 semanas después del tratamiento utilizando el Instrumento de integración THINC (THINC-IT).
  2. Administrar el Inventario de Déficits Percibidos por la Depresión, la Tarea de Identificación (IDN), la Tarea de Devolución (1-BACK), la Prueba de Sustitución de Símbolos de Dígitos (DSST) y la Prueba de Elaboración de Senderos-Parte B (TMT-B) para evaluar los déficits cognitivos autoinformados, la atención, la velocidad de procesamiento, la memoria de trabajo y la función ejecutiva, respectivamente.

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Resultados

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En este estudio, se utilizó la herramienta THINC-it para evaluar los cambios cognitivos en pacientes antes y después del tratamiento. En la Tabla 1 se muestra la situación basal de los dos grupos de pacientes, en la que no hubo diferencia entre los dos grupos al inicio en ninguno de los seis indicadores relacionados con la función cognitiva. Mientras que se encontró una interacción significativa en el indicador Symbol Check (Accuracy), no se encontró una interacción significativa para varios otros indica...

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Discusión

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este protocolo propone identificar objetivos basados en la conectividad funcional V1-ACC y mejorar el deterioro cognitivo en el trastorno bipolar utilizando rTMS a 10 Hz bajo navegación neuronal robótica. La evaluación de la función cognitiva de los pacientes antes y después de la intervención mediante la herramienta THINC-it reveló que la tendencia de mejora cognitiva fue más pronunciada en los pacientes que se sometieron a estimulación activa de TMS.

Los pas...

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Divulgaciones

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

Agradecimientos

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Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Subvención No. 52407261), el Programa de Investigación Básica de Bienestar Público de la Provincia de Zhejiang (Subvención No. LTGY23H090013), el Proyecto de Ciencia y Tecnología Médica y de la Salud de la provincia de Zhejiang (Subvención No. 2023KY1014) y el Programa de Investigación y Desarrollo "Pionero" y "Ganso Líder" de Zhejiang (Subvención No. 2025C01137).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Robot TMS de navegación Black DolphinXi' una modulación cerebral sólidaSmarPhin S-50Sistema integrado con bobinas activas/simuladas, robot TMS, seguimiento óptico, diadema de seguimiento, neuronavegación y tapones para los oídos; permite la orientación guiada por resonancia magnética y la bobina en tiempo real. Monitoreo de distancia objetivo.
Escáner de resonancia magnética GE Signa Premier 3.0TGE Healthcarehttps://www.gehealthcare.com/products/magnetic-resonance-imaging/3t-mri-scanners
Herramienta de evaluación cognitiva THINC-itLundbeck1.26 1Incluye cuatro tareas cognitivas y una escala de autoinforme, que evalúa la atención/concentración/estado de alerta, la memoria de trabajo y la función ejecutiva.

Referencias

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