脳卒中患者における小脳軟管核の磁気共鳴画像誘導時間干渉刺激によるバランス維持

サマリー

このプロトコルは、脳卒中患者の小脳前節核を選択的に標的とする標準化された磁気共鳴画像法ガイド付き時間干渉刺激法を記述しています。解剖学的に正確かつ再現可能な深部小脳神経調節を可能にすることで、姿勢の制御とバランス回復の向上を目指します。

要約

下肢の運動障害やバランス障害は、脳卒中後によく見られる機能障害です。非侵襲的な脳刺激は神経リハビリテーションの補助として有望であることが示されていますが、姿勢制御や運動協調に寄与する小脳の断筋核のような深部脳標的ではなく、表層皮質領域に限定されています。時間干渉刺激は、深部神経構造を標的とした非侵襲的な脳刺激の新たな戦略を示しています。頭皮を通して、わずかに異なる搬送波周波数の2つの高周波電界を供給します。計算モデルや初期の実験研究は、時間的干渉刺激が深層標的を優先的に変調しつつ、表層組織の刺激を減らす可能性があることを示唆しています。本研究では、脳卒中患者における小脳前鎖神経核の時間干渉刺激のための標準化された画像誘導プロトコルを導入します。このプロトコルは、高分解能構造的磁気共鳴画像法、個別化された電場モデリング、計算最適化を組み合わせ、被験者固有の電極モンタージュを小脳快核に集中させて設計します。このプロトコルは深部小脳神経調節の再現可能な枠組みを提供し、脳卒中後の運動およびバランス機能障害の将来の機構的およびリハビリテーション研究を支援する可能性があります。

概要

下肢の運動障害やバランス障害は、脳卒中後に最も一般的な機能障害の一つです。これらの障害は臨床リハビリテーションにとって依然として大きな課題となっています。従来のリハビリテーション戦略の進歩にもかかわらず、姿勢のコントロールや歩行の回復はしばしば不完全です。したがって、非侵襲的脳刺激(NIBS)は脳卒中回復の有望なアプローチとして検討されています。ランダム化比較試験を含む臨床研究では、反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)のような技術が、^{運動制御に}関与する神経ネットワークを調節することで、慢性脳卒中患者の下肢フグル・マイヤースコアやバランススケールを向上させることが示唆^{されています。}

小脳は姿勢の制御とバランスの中心であり、ファスチギア核(FN)は重要な深部出力核として機能します。FNは前庭系および脊髄からの感覚入力を受け取り、前庭脊髄および網状脊髄経路を通じて体幹および近位肢の筋肉活動を調節^します。これらの接続を通じて、FNは静的および動的状態(例えば歩行)における身体の安定性に寄与します。動物モデルの前臨床的研究により、直接的なFN刺激が神経学的回復を促進し、虚血性脳損傷を軽減し、神....

プロトコル

研究プロトコルの承認は、倫理審査委員会(IRB)または倫理委員会から得られました。人間参加者を含むすべての研究手順は、ヘルシンキ宣言に定められた倫理原則に厳格に従って実施されました。

1. 参加者スクリーニング

1. 妊娠、てんかん、埋め込み型金属または電子機器(例:頭蓋内金属異物、心臓ペースメーカー、人工内耳など)、頭蓋内高血圧症、頭蓋内腫瘍、電極設置部位の皮膚病変などの禁忌を除外するために、参加者の病歴を確認します。さらに、重度の心臓、肝臓、腎疾患を有し、試験への耐性を制限する可能性のある参加者も除外します。大うつ病や統合失調症などの精神疾患を持つ人、頭蓋骨欠損のある者は除外される^17、18、19。
2. 予防的要因を評価するために、セッション前に標準化された非侵襲的脳刺激安全性スクリーニング質問票を実施し、最近の頭部外傷や神経興奮性に影響を与える可能性のある薬剤の使用(例:抗けいれん薬)を含めて評価します¹⁹。
3. 研究の目的、手続き、潜在的なリスクと利益、代替案、参加者の権利(参加の任意性....

結果

電場モデリングの例
個別化されたMRI誘導ワークフローが、時間的干渉刺激を小脳の断熱核(FN)に誘導するという研究目的を達成できるかどうかを評価するため、モデル生成からフィールド局在まで論理的な順序で代表的な結果を解析しました。高解像度のT1加重MRIデータは6つの組織区画に分割され、後のモンタージュ最適化のための個別化された電場モデリングが可能となり^ました。

主なモデリング成果は、計算最適化によってFNターゲティングのための有効な2チャネル電極モンタージュが生成されたことです(図3A)。このモンタージュの下では、高周波搬送波場は表層領域で最も強く残りましたが、低周波振幅変調(AM)エンベロープはFNターゲットの中心またはそのすぐ隣接に位置していました(図3B)。FN内の予測AM場強度は0.2 V/mを超え、ワ.......

ディスカッション

方法論的概要と主要な実装上の考慮事項
本研究は、個別化されたTI刺激を用いた非侵襲的小脳FN調節のための標準化されたプロトコルを提示します。高分解能構造MRI、計算電場モデリング、多チャネル刺激インターフェースを統合することで、提案されたプロトコルは解剖学的に情報に基づいた正確なFNのターゲット化を可能にします。このアプローチは、侵襲的な神経外科手術に伴うリスクなしに、深部小脳核が運動制御とバランスに与える機能的貢献を調査するための新しい方法論的枠組みを確立します。TIの一般的な説明が広範な原理に焦点を当てるのに対し、当プロトコルは後窩の特定の解剖学的制約と、FNに達するための個別最適化の必要性を強調しています。

このプロトコルにおけるFNターゲティングの成功を決定づける重要な要素は、個別化された電場モデリングとその後の電極モンタージュの最適化です。FNは、脳脊髄液の分布や頭蓋骨の厚さに変化が特徴の複雑な解剖学的環境に埋め込まれた小さく深く位置する構造であり、一般的な電極構成では信頼性の高い刺激には不十分

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
72チャンネル電極キャップ	蘇州ニューロドーム医療技術有限公司	中国、蘇州	脳刺激用の72ポイント電極キャップ
導電性ゲル	該当しません	該当しません	電極と皮膚の接触を強化するためのゲル
柔軟なメジャー	該当しません	該当しません	電極キャップのフィッティング用に頭部周囲長を測定するために使用されました。
NervioWebソフトウェアプラットフォーム	蘇州ニューロドーム医療技術有限公司	中国、蘇州	オンライン脳調節実験プラットフォーム
NervioX-1000刺激装置	蘇州ニューロドーム医療技術有限公司	中国、蘇州	非侵襲的深部脳刺激システム
Nuprepスキンプレップジェル	ウィーバー&カンパニー	アメリカ合衆国コロラ州オーロラ	皮膚の伝導性を高めるための研磨剤のペースト