방법 논문

다중 전극 경두개 전기 자극을 위한 맞춤형 3D 프린팅 헤드기어

DOI:

10.3791/68815

⸱

2025년 9월 9일

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Research Program on Cognition and Neuromodulation Based Interventions, Departments of Psychiatry & Neurology, University of Michigan, Ann Arbor, 2Mental Health Service, VA Ann Arbor Healthcare System, 3Research and Development, Soterix Medical, 4Department of Biomedical Engineering, City College of New York

이 논문에서

요약

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

당사의 특허 받은 맞춤형 3D 프린팅 헤드기어는 사무실 내 및 원격으로 전달되는 다중 전극 경두개 전기 자극(ME-tES)을 빠르고 안정적으로 전달합니다.

초록

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

우리는 가정에서도 다중 전극 경두개 전기 자극을 가능하게 하는 맞춤형 3D 프린팅 헤드기어를 만들기 위한 새로운 특허 접근 방식에 대한 개요를 제시합니다. 구조적 자기공명영상(MRI) 스캔은 주요 뇌 영역/네트워크를 대상으로 하는 몽타주를 최적화한 다음 보안 서버에 업로드하여 궁극적으로 3D 프린팅되는 맞춤형 헤드기어를 설계하는 데 사용됩니다. 헤드기어는 수동 10-10 측정과 비슷한 정확도로 빠른 다중 전극 배치 <(전극당 1 분) 를 허용합니다. 우리는 신경학적 손상이나 질병이 있는 63명의 노인을 대상으로 1,400회 이상의 세션을 수행했습니다. 우리는 100% 성공률과 900개 이상의 원격 관리 세션을 가능하게 한 연구 파트너(예: 배우자)를 위한 효율적인 교육 프로그램에 대해 설명합니다. 연구 파트너와 참가자는 경험에 대해 높은 수준의 자신감과 만족도를 보고했습니다. 전극 위치는 개인화된 계산 모델링을 기반으로 하기 때문에 헤드기어는 정밀도가 필요한 기술(예: 시간 간섭 자극, 경두개 집속 초음파, 경두개 자기 자극)에 이상적입니다.

서론

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

경두개 전기 자극(tES)은 특히 유리한 내약성 및 안전성 프로필을 고려할 때 신경학적 손상 및 질병으로 인해 발생하는 인지적, 정서적 및 운동 장애를 치료할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다 1,2,3,4. 특히, 중요한 안전성 검토에서는 잘 확립된 부작용 프로필(예: 따끔거림, 가려움증, 작열감)만 발견되었지만 모집단에 관계없이 33,000회 세션에 걸쳐 예상치 못한 부작용의 증거는 발견되지 않았습니다2. 마찬가지로, 우리는 최근 치매 스펙트럼 전반에 걸쳐 292명의 노인을 대상으로 한 3,046회 세션에서 활성 및 가짜 경두개 직류 자극(tDCS)에 대한 안전성 사건의 부재와 사실상 동일한 부작용 프로필을 보고했습니다3. 이러한 강력한 안전성과 내약성으로 인해 기존의 이중 전극 몽타주를 사용한 원격 tES 전달이널리 사용 가능해졌습니다5,6, 부분적으로는 빠르고 안정적인 전극 배치를 용이하게 하는 재료(예: 미리 측정된 헤드 스트랩, 미리 젖은 스폰지) 덕분입니다. 이러한 요인의 조합은 다양한 신경학적 및 정신과적 상태7를 치료하지만 주로 전통적인 대형(예: 25cm 2-35cm2) 패드 기반 접근 방식에 의존하는 원격 감독 tES 클리닉을 촉진했습니다.

원격 고화질/다중 전극(ME) tES8,9의 사용을 조사한 연구는 훨씬 적습니다.8,9 전통적인 패드 기반자극보다 더 많은 초점 자극 전달을 제공할 수 있고10,11,12, 개인화될 수 있으며13, 더 크고 오래 지속되는 효과가 있다는 증거에도 불구하고. 이 분야의 상대적인 작업 부족은 고유한 재료(예: 여러 개의 작은 전극, 식염수에 적신 스폰지 대신 젤 사용), 더 큰 몽타주 복잡성 가능성 및 보다 정확한 전극 배치에 대한 관련 필요성을 고려할 때 ME-tES의 더 큰 요구 사항을 반영할 수 있습니다. 여기에서는 이러한 많은 문제를 극복하고 빠르고 안정적인 ME-tES 설정 및 배송을 가능하게 하는 특허받은 맞춤형 3D 프린팅 헤드기어를 소개합니다. 이 접근 방식은 쉽게 잘못 배치될 수 있고, 맞지 않을 수 있으며, 최적의 전극 접촉을 보장하기 위해 모발을 움직일 때 유연성이 거의 없는 네오프렌 캡과 같은 기존 옵션의 잠재적인 한계를 극복합니다. 또한 치매 스펙트럼 전반에 걸쳐 노인의 원격 ME-경두개 직류 자극(ME-tDCS)에 헤드기어를 사용하는 것을 뒷받침하는 증거를 제공합니다. 종합하면, 우리의 결과는 맞춤형 헤드기어의 이점을 강력하게 뒷받침하며 신경생리학을 평가하는 방법뿐만 아니라 다른 형태의 신경조절에 대한 가능성을 가지고 있습니다.

프로토콜

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

아래 섹션은 a) 임상 신경심리학 위원회 인증을 받은 면허가 있는 임상 심리학자가 감독하는 일반적으로 학사 학위를 소지한 훈련된 연구 직원인 연구팀 구성원, b) 일반적으로 참가자의 배우자 또는 성인 자녀인 연구 파트너를 참조하며, 이들 중 누구도 tES에 대한 사전 경험이 없습니다. 현재 tES를 감독하는 사람들에 대한 명확하게 정의된 기준은 없지만 고급 학위(예: 박사, 의학박사)를 소지하고 방법론에 대한 적절한 교육을 받고 안전성 및 내약성에 대해 잘 알고 있는 것이 합리적인 요구 사항이며 이 분야의 연구를 주도하는 사람들과 일치합니다.

모든 세션(사무실 및 원격)에서 연구 팀 구성원은 각 세션이 끝날 때 표준 내약성 설문지(15 )를 관리했습니다. 연구 팀 구성원은 또한 모든 세션에서 안전 문제를 모니터링하고 마지막 세션 이후 건강 또는 약물의 변화에 대해 묻는 각 세션을 시작했습니다.

1. 헤드기어 생성(그림 1)

figure-protocol-1
그림 1: 개인화된 헤드기어를 만들고 집에서 다중 전극 경두개 전기 자극을 제공하는 프로세스. 약어: ME-tES = 다중 전극 경두개 전기 자극; MRI = 자기공명영상. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

  1. 머리 측정값 얻기:
    알림: 개인화된 헤드기어는 현재 각 사람의 머리에 대한 매우 정확한 3D 측정을 제공하기 때문에 구조적 자기 공명 영상(MRI) 스캔이 필요합니다.
    1. 여러 국가 수준의 연구(예: SCAN, ADNI)와 일치하는 매개변수를 사용하여 구조적(즉, T1) 스캔을 획득합니다. 정상 상태 이미징에서 SPGR(Spoiled-Gradient-Recall Acquisition)을 사용하여 전체 머리, 고해상도, T1 강조 해부학적 이미지를 수집합니다(TR/TE = 6.95/2.92ms, 플립 각도 = 8°, 시야 = 256 × 256 mm2, 매트릭스 크기 = 256 x 256, 슬라이스 두께 = 1 mm, 208 시상 슬라이스, 복셀 크기 = 1 x 1 x 1 mm3).
      1. 이러한 고해상도 MRI 스캔 및 다른(때로는 더 낮은) 해상도의 MRI 스캔에 대한 액세스가 널리 사용되는 경우 복셀 크기 범위(예: 0.98mm3; 0.94 × 0.94 × 3.00mm3)의 임상 등급 T1 MRI 스캔을 사용하십시오. T1의 품질이 불충분한 경우 임상 FLAIR 시퀀스를 사용하십시오.
      2. 조직 분할이 불량한 경우 및 . STL 파일 생성 오류, 컨볼루션 신경망 소프트웨어(예: SynthSR) 또는 유사한 소프트웨어를 사용하여 스캔을 합성, 바이어스 보정 1mm 등방성 MP-RAGE T116,17로 변환합니다. 임상 T1의 슬라이스 두께가 정확한 헤드기어를 만드는 데 필요한 매개변수를 초과할 때 이 단계를 시도하십시오.
        참고: 필요한 3D 머리 측정값을 얻기 위한 대체 접근 방식(예: 3D 머리 스캐닝)이 개발 중이며 사용 가능해지면 구현될 예정입니다.
  2. MRI 기반 계산 모델링 수행(선택 사항):
    1. 전산 모델링 소프트웨어(예: ROAST18)를 사용하여 T1 MRI 스캔을 사용하여 전류 흐름의 개인화된 계산 모델을 개발합니다. 전극 위치가 표준 10-10 또는 10-5 시스템을 준수하는지 확인하십시오.
  3. 헤드기어 개발
    1. 참가자의 T1 MRI 스캔을 보안 서버에 업로드하여 두피 분할 및 궁극적인 헤드기어 제작을 수행합니다.
    2. 표준 10-10(또는 10-5) 시스템을 사용하여 전극 홀더의 수와 위치를 지정하여 헤드기어가 "실측" 모델링과 일치하는지 확인합니다. 소프트웨어가 자동으로 a) 전극 홀더를 연결하는 크로스바를 배치하여 사용자가 지지 바 주위에 머리카락을 재배치할 수 있는 단단한 쉘을 형성하고 b) 해부학적 랜드마크(예: nasion, inion, auricular)를 식별하여 이러한 영역을 오버레이하고 사용자가 헤드기어를 빠르게 배치할 수 있도록 하는 "방향 탭"을 배치합니다.
      참고: 대부분의 스캔에는 수동 수정이 필요하지 않았습니다. 헤드기어 쉘 아래에 있는 귀, 얼굴, 목 주변에서 연조직 변형이 관찰될 수 있으며, 스페이서와 나일론 프레임 자체의 미묘한 유연성으로 인해 작은 불일치(수 밀리미터)를 설명할 수 있습니다. 일부 예외적인 경우(예: 잘못 정렬된 피사체 위치 또는 저해상도 시끄러운 이방성 MRI)에서는 수동으로 추정된 회전 매트릭스 및/또는 초고해상도 업스케일러의 형태로 보정을 적용할 수 있습니다.
  4. 3D 프린팅:
    1. 3D 모델 파일(예: ". STL")을 적절한 3D 프린터(예: 의료용 나일론-12(PA12)가 있는 선택적 레이저 소결(SLS) 프린터 또는 수지가 있는 광조형(SLA) 프린터)으로 전송할 수 있습니다.
    2. 인쇄한 후에는 필요한 경우 사포를 사용하여 거친 가장자리를 매끄럽게 다듬습니다.
  5. 헤드기어 배치:
    1. 머리의 적절한 위치에 방향 탭을 배치합니다.
    2. 양측 헤드기어의 경우 턱 아래 후크 및 루프 스트랩을 사용하거나 일방 헤드기어의 경우 머리 주위를 사용하여 헤드기어를 고정합니다.
    3. 전극 홀더와 두피 사이의 작은 간격을 보완하기 위해 필요에 따라 부드러운 스페이서를 적용합니다. 스페이서를 추가한 후 다른 모든 전극 홀더가 두피에 계속 접촉하는지 확인하십시오.
    4. 전극 홀더에 전도성 젤을 채웁니다.
    5. 전극을 홀더에 넣고 젤과 접촉하도록 합니다. 전극을 고정하기 위해 캡을 씌웁니다.

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그림 2: ME-tES 헤드기어의 개인화. (A) 접근 방식의 유연성을 보여주는 맞춤형 ME-tES 헤드기어의 추가 예. (B) 두피와의 매끄러운 접촉을 보장하기 위해 필요에 따라 5가지 크기의 유연한 스페이서를 사용합니다. (C) 전극 홀더 끝에 배치된 스페이서의 예. 약어: ME-tES = 다중 전극 경두개 전기 자극. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

2. 헤드기어 검증

참고: 헤드기어를 사용하여 ME-tDCS를 완료한 처음 63명의 참가자의 다양한 데이터가 보고됩니다. 프로토콜 변경 또는 실용적인 요인(예: 선택적 설문지를 획득할 시간 누락 또는 부족)으로 인해 모든 참가자가 모든 데이터를 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 모든 참가자는 예정된 세션 수를 완료했습니다. 이 참가자들은 모두 알츠하이머형 치매(n = 22), 기억상실성 경도 인지 장애(n = 13), 원발성 진행성 실어증(n = 12), 후피질 위축(n = 11), 행동 변이 전측두엽 치매(n = 2), 무산소성 뇌 손상(n = 2) 및 루이소체 치매(n = 1). 평균 연령은 68.9세였으며 50.8%가 여성이었습니다.

  1. 헤드기어 측정 정확도 검증:
    1. 참가자의 머리에 있는 각 전극의 위치를 손으로 측정하고 표시합니다.
    2. 1.5단계와 같이 헤드기어를 배치합니다. 각 전극 홀더의 위치를 표시하십시오. 헤드기어를 제거합니다.
    3. 손으로 측정한 위치와 헤드기어 위치의 차이를 측정합니다(mm).

3. 원격 ME-tES 교육

참고: 연구 파트너를 위한 다음과 같은 엄격한 교육 프로그램 및 관련 효능 데이터는 다음과 같습니다. 교육은 처음에 5일이 필요했지만 처음 몇 명의 참가자의 높은 성공률을 감안할 때 기술 숙달 접근 방식을 수용하도록 수정되었습니다. 각 세션 후 표준 내약성 설문지를 작성하십시오15.

  1. 1일차: 숙련된 연구 팀원이 헤드기어의 구성 요소(예: 방향 탭, 전극 홀더)를 설명하고 연구 파트너에게 적절한 배치를 시연하도록 합니다.
    1. 팀원에게 각 전극 홀더가 두피와 같은 높이인지 확인하여 젤이 누출될 수 있는 틈이 없도록 합니다. 틈이 있는 경우 팀원에게 유연한 스페이서를 전극 홀더 바닥에 적용하고(그림 2C) 다른 모든 전극 홀더를 다시 확인하고 필요에 따라 추가 스페이서를 배치하도록 합니다.
    2. 팀원에게 전극 홀더 아래에서 머리카락을 옮기고, 홀더에 젤을 적절하게 채우고(즉, 기포 방지/제거), 전극을 배치하고, 해당 홀더 캡을 적용하는 것과 같은 모범 사례를 시연하도록 합니다.
    3. 팀원에게 ME-tES 장치 작동 방법, 배터리 충전 상태 확인, 전극 임피던스 평가 방법을 시연하게 합니다. 잠재적인 문제와 문제 해결의 예를 제공합니다.
    4. 연구에 맞게 세션을 수행합니다.
    5. 팀원에게 적절한 회전, 제거, 세척 및 건조 방법을 시연하게 합니다(전극 관리의 경우19 참조).
      참고: 신뢰도 데이터는 연구 팀 구성원이 이 첫 번째 세션을 수행하는 것을 관찰한 후 고정된 리커트 척도를 사용하여 자극을 설정하고 수행하는 능력에 대해 연구 파트너(n=33) 및 참가자(n = 34)의 하위 집합에서 제시됩니다(표 1).
  2. 2일차: 연구 파트너가 연구 팀원의 감독 하에 모든 절차를 수행하도록 합니다.
    1. 연구 파트너에게 헤드기어 방향 탭이 참가자의 머리에 제대로 배치되었는지 확인하기 위해 나션과 양쪽 귓바퀴 지점을 표시하도록 합니다.
    2. 연구 팀원에게 각 전극 홀더의 위치를 표시하고 헤드기어를 제거하도록 하십시오.
    3. 연구 팀 구성원에게 헤드기어를 교체하고 각 전극 홀더의 위치를 표시하여 팀 구성원에 대한 연구 파트너의 정확도를 평가하도록 합니다(그림 3B). 차이점을 기록하고 필요에 따라 수정 피드백을 제공합니다.
    4. 연구 파트너가 전체 설정(즉, 두피와 같은 높이로 맞는지 확인하고, 홀더에 젤을 채우고, 전극을 배치하고), 장치를 활성화하고, 임피던스를 평가하고, 궁극적으로 장비를 청소하도록 합니다. 모두 팀원의 감독하에 있습니다.
  3. 3-5일: 표준화된 체크리스트를 사용하여 연구 팀 구성원이 설정 프로세스의 각 단계에서 연구 파트너를 모니터링하도록 합니다. 연구 파트너가 전체 설정 및 청소 프로세스에 대한 숙달을 입증할 때까지 필요에 따라 수정 피드백과 팁을 제공합니다.
    참고: 마지막 날에는 연구 파트너 대 연구 팀원에 대한 헤드기어 배치의 정확성을 결정하기 위해 정확도 데이터를 다시 수집했습니다(그림 3B).
    1. 필요한 모든 소모품(예: 헤드기어, 젤, 주사기, 전극), 적절한 관리 및 유지 관리 매뉴얼, ME-tES 장치가 포함된 두 번째 케이스가 포함된 휴대용 케이스를 세션이 끝나면 연구 파트너에게 제공합니다.
      참고: 연구 파트너(n = 31)와 참가자(n = 30)는 최종 교육 세션이 끝날 때 신뢰도 등급을 제공했습니다(표 1).
  4. 원격(집에서) ME-tES:
    1. 예약된 각 세션에 대해 연구 파트너가 연구 팀 구성원과의 보안 화상 통화에 로그인한 다음 모든 설정 활동을 수행하도록 합니다.
    2. 연구 파트너에게 임피던스를 보고하도록 합니다. 수락되면 연구 팀 구성원이 연구 파트너가 ME-tDCS 장치에 입력할 수 있는 코드를 제공하도록 합니다.
      참고: 많은 ME-tDCS 장치는 자극을 시작하기 위해 일회용 코드가 필요하므로 예정되지 않은 자극 세션을 방지하고 참가자 안전을 최적화합니다.
    3. 연구 팀 구성원이 화상 통화를 통해 안전성 및 내약성(예: 부작용) 보고를 포함하여 필요한 세션 활동을 수행하도록 합니다.
    4. 세션이 완료되면 연구 파트너가 관리 및 유지 관리 체크리스트를 따르고 자극기 배터리를 충전하도록 하십시오.
      참고: 연구 파트너(n = 24)와 참가자(n = 24)는 규정된 원격 세션 횟수 후에 신뢰도 등급을 제공했습니다.

결과

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

자극 매개변수 및 총 세션:
우리는 시도된 헤드기어의 100%(63/63)를 성공적으로 제작하여 맞춤형 헤드기어를 위한 안정적이고 효율적인 파이프라인을 입증했습니다. 각 헤드기어에는 참가자와 연구에 따라 5개에서 22개 사이의 전극이 포함되었습니다(더 적거나 더 많은 전극 위치도 가능하다는 점에 유의하십시오). 채널당 진폭은 4mA 이하이고 모든 전극에 걸쳐 총 두피 기반 전류는 16mA 미만입니다. 총 1,449회의 세션을 헤드기어를 사용하여 수행했습니다.

검증 결과:
처음 54개의 헤드기어에서 동일한 위치를 손으로 측정한 헤드기어 전극 위치 사이에는 평균 8.6mm의 차이가 있었습니다(그림 3A). 이 차이(즉, <1cm)는 1) 손 측정은 본질적으로 가변적이며, 특히 며칠에 걸쳐 그리고 다른 연구 팀 구성원이 수행할 때, 2) 측정 기술/경험은 연구 팀 구성원마다 다를 수 있습니다. 3) 머리 크기/모양 및 머리카락의 개인차로 인해 측정 오류가 발생하고, 4) 복잡한 몽타주는 #1-3과 상호 작용하여 가변성을 만들고 긴 설정 시간이 필요합니다. 실제로 이 과정을 통해 연구팀의 측정 과정에서 드리프트를 식별하고 수정할 수 있었습니다(즉, 헤드기어가 객관적인 지상 실측을 제공함). 헤드기어의 강체 특성(소재는 편안함, 유연성 및 강성의 균형을 맞추도록 최적화되었지만) 및 방향 탭(예: 나시온)은 본질적으로 전극 위치의 오류를 제거하며 위에서 언급했듯이 위치는 전산 모델링 소프트웨어와 동일한 프로세스를 기반으로 합니다. 헤드기어 배치에는 <1분이 소요됩니다. 20개의 전극을 사용한 총 설정 시간은 ~10분입니다(홀더 채우기, 전극 배치, 임피던스 측정 포함). 손으로 측정한 것에 비해 상당한 감소입니다(일반적으로 전극 위치에 따라 ~45분).

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그림 3: ME-tES 헤드기어 교육. (A) 손 측정과 헤드기어의 평균 차이(mm). 참고: 우리는 절차적 수정(예: 줄자 배치, 귓바퀴 지점)으로 이어진 비교 과정에서 손 측정과 관련된 몇 가지 부정확성을 확인했습니다. (B) 첫 번째 및 마지막 훈련일에 연구 파트너가 착용한 헤드기어와 훈련된 연구 팀원 간의 평균 차이. 검은색 원은 전체 그룹 평균을 나타냅니다. 회색 원은 개별 참가자를 나타냅니다. 약어: ME-tES = 다중 전극 경두개 전기 자극. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

훈련 결과:
연구 파트너는 첫 번째 시도에서 헤드기어를 정확하게 배치했으며, 연구 팀이 헤드기어를 배치한 위치에 비해 평균 3mm의 차이만 있는 것으로 입증되었습니다. 이 차이는 마지막 훈련일까지 1.74mm였습니다(그림 3B). 중요한 것은 제보자의 100%가 5일 이내에 교육을 성공적으로 완료했다는 것입니다.

훈련된 연구 파트너는 참가자의 집에서 929개의 세션을 수행했습니다(범위: 참가자당 5-61개 세션). 안전 문제는 없었습니다. 내약성은 표준 설문지를 사용하여 평가되었지만 활성 ME-tDCS와 가짜 ME-tDCS 3,15 사이의 비교 가능한 감각 경험에 대한 이전 발견으로 인해 여기에 보고되지 않았습니다. 표 1은 참가자와 연구 파트너가 첫 번째 세션 이후 높은 수준의 자신감을 보고했으며 최종 교육 세션에서는 거의 상한 수준으로 더욱 증가했음을 보여줍니다. 또한 참가자와 연구 파트너는 최종 세션 후 원격 ME-tDCS 경험에 대해 거의 상한 수준의 만족도를 보고했습니다.

표 1: 연구 파트너 및 참가자가 헤드기어를 사용하고 원격 ME-tDCS를 수행 및 수신한 경험. 첫 번째 세션, 최종 교육 세션(~5차) 및 최종 ME-tDCS 세션 후에 획득한 측정값. 약어: ME-tDCS = 다중 전극-경두개 직류 자극. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

토론

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

당사의 맞춤형 헤드기어는 신경학적 손상 및 질병이 있는 노인에게도 원격 ME-tES 전달을 위한 사용자 친화적인 방법을 제공합니다. 우리의 데이터는 헤드기어의 자동화된 전극 배치가 손 측정과 비슷하다는 것을 보여줍니다. 중요한 것은 공유 MRI 기반 전극 배치는 tES가 계산 모델을 통해 표시되는 헤드기어 미러를 사용하여 전달된다는 것을 의미합니다. 개인화된 방향 탭은 적절한 배치를 보장하며, 크로스바 디자인을 통해 사용자는 전극 위치에 접근하고 잠재적인 혼란을 완화할 수 있으며, 특히 움직이는 모발과 관련하여 두피에 명확하게 접근할 수 있습니다. 이러한 이점은 특히 원격 환경(예: 집)에서 잠재적으로 느리고 정확도가 떨어지며 머리카락으로 인해 접촉 불량이 발생하기 쉬운 기존 접근 방식(예: 네오프렌 캡, 손으로 측정한 헤드 그물)에 비해 주목할만한 이점입니다.

우리의 원격 교육 프로그램은 관심을 표명한 모든 사람들이 성과 기준을 충족할 수 있었기 때문에 ME-tDCS를 관리하도록 연구 파트너를 교육하는 데 매우 효과적이었습니다. 특히, 연구 파트너는 단일 관찰 후(3mm 차이, 여러 세션 후 1.74mm 차이) 헤드기어를 정확하게 배치하고 모든 설정 및 청소 활동을 수행하는 방법을 빠르게 배웠습니다. 연구 파트너와 참가자는 하루의 교육 후에도 매우 높은 자신감을 보고했으며 마지막 교육일까지 거의 상한 수준의 자신감을 보고했습니다. 연구 파트너와 참가자 모두 전반적인 경험에 매우 만족했으며 추가 tES 연구에 관심을 표명했습니다(표 1). 따라서 당사의 헤드기어는 사무실 환경 외부에서 ME-tES를 사용할 수 있도록 하여 중요한 번역 격차를 메웁니다. 이러한 결론은 사용자가 따라야 할 중요한 위에서 언급한 단계를 기반으로 합니다. 그러나 연구 팀은 다른 모집단에 맞게 훈련 접근 방식을 조정해야 할 수도 있습니다.

우리는 몇 가지 잠재적인 한계를 극복하기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 예를 들어, 현재 MRI 요구 사항(예: 1mm3 복셀)은 모든 참가자가 사용하지 못할 수 있습니다. 다행스럽게도 우리의 방법은 헤드기어를 개발하기 위해 임상 품질의 MRI 스캔(T1 및 FLAIR 모두)을 사용한 초기 성공을 감안할 때 강력해 보입니다. 궁극적으로 MRI 스캔을 불필요하게 만들 수 있는 3D 헤드 스캐닝 방법을 개선함에 따라 이러한 문제는 더욱 완화될 수 있습니다. 우리는 또한 손으로 측정하거나 네오프렌 캡과 관련하여 또 다른 옵션을 제공할 수 있는 "일반" 헤드기어(예: 56cm 둘레)를 만들었습니다. 이러한 기존 접근 방식의 경우와 마찬가지로 헤어스타일은 정확한 헤드기어 배치를 방해할 수 있으며, 이러한 경우 팀은 참가자와 협력하여 헤어스타일을 변경하거나 몽타주를 변경해야 합니다. 모든 장치 및 개입과 마찬가지로 비용이 중요한 고려 사항일 수 있으며 잠재 사용자는 사용 가능한 모든 접근 방식의 강점과 한계와 관련하여 자신의 요구 사항을 고려할 것을 권장합니다.

헤드기어의 개인화된 특성과 유연성은 전극 홀더를 다양한 방법으로 쉽게 수정할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 기존 tES 패드를 지원하는 템플릿이 이미 있습니다. 마찬가지로, 여러 새로운 신경조절 기술은 특정 뇌 영역을 표적으로 삼기 위해 개인화된 계산 모델링을 통합합니다. 이러한 모델링 접근 방식을 통한 공유 전극 위치 지정은 당사의 헤드기어가 시간 간섭 자극 및 경두개 집속 초음파 및 맞춤형 경두개 자기 자극과 같은 정밀 기반 기술을 지원하는 데 이상적으로 적합하다는 것을 의미합니다. 마지막으로, 우리는 뇌파도 및 기능적 근적외선 분광법을 단독으로 그리고 동시 신경 조절을 가능하게 하는 변형도 개발했습니다. 요약하자면, 당사의 헤드기어는 참가자와 연구 팀의 부담을 최소화하면서 접근성과 지속 가능성을 높이는 매우 유연한 플랫폼을 제공합니다.

공개 사항

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헤드기어는 현재 신경심리학적 및 신경학적 재활 헤드기어 장치에 따라 특허를 받았습니다. 미국 출원 번호: 17/188,437 발명자, 특허 번호 11865328, 위에서 언급한 다른 신경조절 및 신경생리학 접근법에 대한 수정을 포함합니다. 이 제품은 Soterix Medical Inc.에 라이선스가 부여되었으며 수석 저자(BMH), 미시간 대학교 및 재향군인회는 판매에서 로열티를 받을 수 있습니다. ARG, KM, JM 및 AD는 Soterix Medical Inc.의 직원입니다. 이 작업의 어떤 부분에도 AI는 사용되지 않았습니다. 특허, 라이선스 또는 Soterix Medical Inc.와 관련이 없는 연구 팀 구성원이 모든 데이터를 수집하도록 함으로써 잠재적인 충돌이 완화되었습니다. Soterix Medical, Inc.의 구성원은 연구 계획 또는 데이터 수집에 어떤 역할도 하지 않았으며 원시 데이터에 액세스할 수도 없었습니다.

감사의 글

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이 원고의 내용은 재향군인회나 미국 정부의 견해를 대변하지 않습니다. R35AG072262 및 R01AG058724를 통한 국립 노화 연구소(BMH에 대한)의 보조금 지원도 인정됩니다.

재료

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참고문헌

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