Pozycjonowanie i montaż elektrod w przezczaszkowej stymulacji prądem stałym

Podsumowanie

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest uznaną techniką modulacji pobudliwości kory mózgowej^1,2. Jest używany jako narzędzie badawcze w neurobiologii ze względu na jego wpływ na plastyczność kory mózgowej, łatwą obsługę i bezpieczny profil. Jednym z obszarów, w którym tDCS wykazuje zachęcające wyniki, jest łagodzenie bólu ^3-5.

Streszczenie

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest techniką, która była intensywnie badana w ciągu ostatniej dekady, ponieważ ta metoda oferuje nieinwazyjną i bezpieczną alternatywę dla zmiany pobudliwości kory mózgowej². Efekty jednej sesji tDCS mogą utrzymywać się przez kilka minut, a jego efekty zależą od polaryzacji stymulacji, na przykład stymulacja katodowa indukuje zmniejszenie pobudliwości kory mózgowej, a stymulacja anodowa indukuje wzrost pobudliwości korowej, który może trwać dłużej niż czas trwania stymulacji⁶. Efekty te zostały zbadane w neuronauce poznawczej, a także klinicznie w różnych zaburzeniach neuropsychiatrycznych – zwłaszcza gdy są stosowane przez kilka kolejnych sesji⁴. Jednym z obszarów, który przyciąga uwagę neurobiologów i klinicystów, jest wykorzystanie tDCS do modulacji sieci neuronowych związanych z bólem^3,5. Zbadano modulację dwóch głównych obszarów korowych w badaniach nad bólem: pierwszorzędowej kory ruchowej i grzbietowo-bocznej kory przedczołowej⁷. Ze względu na kluczową rolę montażu elektrod, w tym artykule pokazujemy różne alternatywy umieszczania elektrod w badaniach klinicznych tDCS dotyczących bólu; omówienie zalet i wad każdej metody stymulacji.

Protokół

1. Materiały

1. Sprawdź, czy masz wszystkie potrzebne materiały (Tabela 1, Rysunek 1).
   Urządzenia TDCS powinny być zasilane bateryjnie i pełnić funkcję stymulatora prądu stałego o maksymalnej mocy wyjściowej w zakresie miliAmperów. W niektórych urządzeniach baterie można ładować. Stymulatory o stałym napięciu (sterowane napięciem) nie są odpowiednie dla tDCS. Korzystanie z gniazdek elektrycznych do zasilania urządzenia nie jest wygodne ani właściwe, ponieważ nieprawidłowo działające urządzenia mogą dostarczać duże natężenia prądu elektrycznego bez ostrzeżenia.
2. Elektrody używane do tDCS zazwyczaj składają się z elektrod metalowych lub przewodzących z gumy zamkniętych w perforowanej kieszeni z gąbki, która jest nasycona elektrolitami (płynem z solą). Inną możliwością jest zastosowanie elektrody gumowej z żelem przewodzącym. Przedłużony przepływ prądu stałego przez metalową elektrodę (gdzie elektrony ze stymulatora są przekształcane w jony przenoszone przez ciało⁸) może powodować niepożądane produkty elektrochemiczne, takie jak zmiany pH. Kieszeń na gąbkę może działać fizycznie oddzielając, a tym samym buforując skórę przed zmianami elektrochemicznymi.
3. Z tego powodu nigdy nie należy umieszczać elektrod metalowych lub gumowych na skórze podczas tDCS. Podobnie podczas stymulacji należy zachować czujność na odwodnienie i przemieszczanie się gąbki. Kolejną powiązaną kwestią jest trwałość i możliwość ponownego użycia elektrod tDCS. Z naszego doświadczenia wynika, że zwłaszcza gdy biegunowość elektrod jest obracana, a odpowiednie warunki stymulacji są konsekwentnie utrzymywane, elektrody gumowe i metalowe mogą być ponownie użyte. Wybór elektrolitu omówiono poniżej. Z doświadczenia eksploatacyjnego wynika, że zaleca się stosowanie płaskich i niezbyt grubych gąbek perforowanych, ponieważ najlepiej wchłaniają one roztwór przewodzący elektrolit i zapewniają równomierny kontakt ze skórą⁸.
4. Istnieje możliwość zastosowania środków znieczulających miejscowo. Szczególnie w przypadku krótkotrwałej stymulacji, gdy ramping nie jest możliwy, może to zapobiec percepcji somatosensorycznej i nieprzyjemnym odczuciom wynikającym ze stymulacji tDC. Innym powodem stosowania miejscowego znieczulenia miejscowego jest zapewnienie najlepszej porównywalności między pozorowanymi i aktywnymi stanami tDCS, ponieważ żaden pacjent nie czułby, czy prąd płynie, czy nie, i gwarantowana byłaby optymalna sytuacja oślepienia. Podejście to jest szczególnie podatne na ataki, gdy planowane jest stosowanie większych intensywności, ponieważ zaślepienie może być w tej sytuacji mniej skuteczne⁷. Chociaż uczucie/ból i podrażnienie skóry nie zawsze są ze sobą skorelowane, nadmierne stosowanie miejscowych środków znieczulających może maskować poważne działania niepożądane, takie jak pieczenie.

W tym przewodniku ilustrujemy najbardziej typową konfigurację tDCS do leczenia bólu: używając przewodzących elektrod gumowych, perforowanych gąbek typu kieszeniowego, obu umieszczonych na głowie, bez znieczulenia miejscowego.

2. Pomiary

1. Upewnij się, że fotografowany obiekt siedzi wygodnie.
2. Obszar stymulacji zostanie znaleziony poprzez pomiar skóry głowy. Zazwyczaj stosuje się konwencję systemu EEG 10/20⁷. Miejsce stymulacji zależy od twojego eksperymentalnego podejścia.
3. Znajdź lokalizację wierzchołka (Rysunek 2):
   Zmierz odległość nasion do inienu i zaznacz w połowie za pomocą markera do skóry.
   Nasion – punkt między czołem a nosem, na styku kości nosowych (ryc. 3).
   Wgłębienie – najbardziej wydatny punkt kości potylicznej (ryc. 3).
   Zmierz odległość między punktami przedusznymi i zaznacz połowę. Zaznacz oba miejsca w połowie drogi, aby znaleźć wierzchołek.
4. 1. Aby zlokalizować pierwszorzędową korę ruchową lub M1, użyj 20% pomiaru małżowiny usznej i użyj tego pomiaru od Cz przez linię małżowiny usznej (do boku wierzchołka) (ryc. 4). Miejsce to powinno odpowiadać lokalizacji C3/C4 EEG. Ta metoda lokalizacji jest wystarczająca, biorąc pod uwagę ogniskowość tradycyjnych dużych elektrod tDCS. W przypadku bardziej ogniskowego tDCS mogą być potrzebne inne metody lokalizacji kory mózgowej.
   2. Zlokalizowanie grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC)^9,10: Jedną z praktycznych metod jest pomiar pięciu centymetrów do przodu od lokalizacji M1 lub użycie systemu EEG 10/20. Powinno to odpowiadać lokalizacji EEG F3 lub F4, jak pokazano tutaj (ryc. 5). Ta metoda wyznaczania miejsca stymulacji jest wystarczająca w przypadku stosowania tradycyjnych elektrod tDCS. W przypadku bardziej ogniskowego tDCS mogą być potrzebne inne metody lokalizacji kory mózgowej, takie jak neuronawigacja.

3. Przygotowanie skóry

1. Sprawdź skórę pod kątem wszelkich podrażnień, skaleczeń lub zmian chorobowych - unikaj stymulacji nad uszkodzoną skórą i zmianami w czaszce.
2. Aby zwiększyć przewodność, odsuń włosy od miejsca stymulacji i oczyść powierzchnię skóry, aby usunąć wszelkie ślady balsamu, brudu itp. i pozostaw do wyschnięcia. W przypadku osób o gęstych włosach może być konieczne użycie żelu przewodzącego.
3. Jeśli używasz elektrod wielokrotnego użytku, sprawdź gumowe wkładki i gąbki pod kątem zużycia. Sprawdź gumowe wstawki i gąbki pod kątem zużycia. Jeśli są jakiekolwiek oznaki zniszczenia, wyrzuć brudne elementy i użyj nowej elektrody.

4. Elektrody pozycyjne

1. Po znalezieniu miejsca stymulacji i przygotowaniu skóry należy założyć jeden z elastycznych lub gumowych pasków na głowę wokół obwodu głowy. Elastyczny pasek na głowę należy umieścić pod wejściem, aby uniknąć przesuwania się podczas stymulacji. Paski elastyczne powinny być wykonane z materiału nieprzewodzącego (lub będą pełnić funkcję elektrod) i materiału nienasiąkliwego (aby paski nie wchłaniały płynu z gąbek).
2. Z każdej strony gąbek należy nasączyć roztworem soli fizjologicznej. Na gąbkę o długości 35^cm2 może wystarczyć około 6 ml roztworu z każdej strony (łącznie 12 ml na gąbkę). Uważaj, aby nie przemoczyć gąbki zbyt mocno (nie nadmiernie mokrej – nie powinno być wycieku wody; ale też nie suchej, aby mieć dobry kontakt z elektrodą). Unikaj wycieku płynu po obiekcie. W razie potrzeby możesz użyć strzykawki, aby dodać więcej roztworu.
   Istnieją dowody na to, że roztwory elektrolitów o niższych stężeniach NaCl (15 mM) są postrzegane jako bardziej komfortowe podczas tDCS niż roztwory o wyższych stężeniach NaCl (220 mM)^11,12. Ponieważ siła jonowa wody dejonizowanej jest znacznie mniejsza niż we wszystkich roztworach NaCl, do przewodzenia prądu przez elektrodę i skórę wymagane jest znacznie większe napięcie w porównaniu z roztworami NaCl. W związku z tym zaleca się stosowanie roztworów o umiarkowanym stężeniu NaCl, w zakresie od 15 mM do 140 mM, ponieważ tDCS przy tych stężeniach jest bardziej prawdopodobne, że będzie postrzegany jako komfortowy, wymaga umiarkowanie niższego napięcia, a jednocześnie umożliwia dobre przewodzenie prądu. ¹¹ Rozważano również użycie żeli (zaczerpniętych z zastosowań takich jak EEG) – głównym ograniczeniem jest zwiększony wysiłek związany z czyszczeniem konfiguracji po stymulacji, bez udowodnionych korzyści dotyczących wyników przy użyciu perforowanych elektrod gąbkowych.
3. Podłącz do urządzenia.
   Zapoznaj się z instrukcją obsługi stymulatora, aby dowiedzieć się, czy stymulator powinien być włączony przed czy po podłączeniu ustawionych elektrod do stymulatora. Używając wszystkich stymulatorów, elektrody nie powinny być odłączane ani podłączane, gdy zainicjowany został przepływ prądu. Upewnij się, że polaryzacja połączenia jest prawidłowa, ponieważ efekty tDCS są wysoce specyficzne dla polaryzacji (zazwyczaj czerwony oznacza elektrodę anodową, a lub niebieski oznacza elektrodę katodową; taka jest konwencja - ale sprawdź w swoim urządzeniu). Należy zauważyć, że w kontekście tDCS (i szerzej stymulacji elektrycznej w ogóle), "Anoda" zawsze wskazywała względny dodatni zacisk, w którym dodatni prąd przepływa do ciała, podczas gdy "Katoda" wskazuje względny ujemny zacisk, w którym dodatni prąd następnie wychodzi z ciała.
4. Włóż bezpiecznie kołek przewodu złącza do otworu gniazda w przewodzącej gumowej wkładce.
5. Wsuń przewodzącą gumową wkładkę do gąbki. Izolowana część będzie wystawać z otworu kieszeni na gąbkę. Upewnij się, że cała przewodząca gumowa wkładka jest pokryta gąbką i że nie jest widoczna żadna część styku przewodu połączeniowego.
6. Umieść jedną elektrodę gąbkową poniżej elastycznego paska na głowę. Upewnij się, że nadmiar płynu nie zostanie wyrzucony z gąbki do skóry głowy podczas tego procesu, ponieważ spowoduje to rozprowadzenie prądu po skórze głowy i wyczerpanie gąbki z płynu.
7. Podłącz drugi elastyczny pasek na głowę do pierwszego elastycznego paska na głowę zgodnie z montażem elektrody, którego chcesz użyć (Tabela 2). Można użyć innych elastycznych pasków na głowę.
8. Umieść drugą elektrodę gąbkową na głowie pod drugim elastycznym paskiem na głowę. Upewnij się, że umieściłeś go na zaznaczonym obszarze, który chcesz stymulować.
9. Droga od jednego zacisku urządzenia, przez jedną elektrodę, przez ciało, przez drugą elektrodę i z powrotem do drugiego zacisku urządzenia tworzy obwód – którego całkowitą rezystancję (sumę rezystancji elektrod i ciała) można zmierzyć. Jeśli ogólna rezystancja jest nienormalnie wysoka, może to wskazywać na nieprawidłowe ustawienie elektrod. Jeśli Twoje urządzenie mierzy rezystancję - byłoby to zalecane - w polu wskazania powinien wyświetlać się odpowiedni kontakt elektrody. Idealnie byłoby, gdyby impedancja była poniżej 5 tys. Ohm. Niektóre urządzenia wskazują napięcie na ścieżce, a nie rezystancję - w tym przypadku rezystancję można obliczyć po prostu za pomocą prawa omów (Rezystancja = Wskaż przyłożone napięcie / prąd). Wiele urządzeń nadal zapewnia wskazanie oporu w trakcie stymulacji, co stanowi użyteczny sposób wykrywania potencjalnie niebezpiecznej sytuacji (takiej jak elektroda susząca). W niektórych przypadkach urządzenie automatycznie zakończy stymulację lub zmniejszy intensywność stymulacji, jeśli opór wzrośnie powyżej określonego progu.

5. Uruchom tDCS

1. Przed rozpoczęciem zabiegu należy przeprowadzić badania przesiewowe pod kątem ewentualnych przeciwwskazań (patrz dyskusja).
2. Pacjent powinien być zrelaksowany, wygodny i przytomny podczas zabiegu. Należy unikać niekontrolowanych zakłóceń bieżącej aktywności kory mózgowej podczas tDCS. W przypadku stymulacji obszaru kory ruchowej wykazano, że intensywny wysiłek poznawczy niezwiązany z obszarem docelowym, a także masowa aktywacja kory ruchowej przez przedłużony skurcz mięśni znosi skutki tDCS¹³.
3. Dostosuj ustawienia stymulatora tDCS, za pomocą którego chcesz stymulować, w tym intensywność, czas i, jeśli ma to zastosowanie do Twojego urządzenia, ustawienie stanu pozorowanego (Rysunek 10). Należy pamiętać, że niektóre stymulatory muszą być włączone przed nawiązaniem kontaktu elektrod ze skórą, aby uniknąć porażenia prądem.
4. Teraz zainicjuj tDCS. Aby zmniejszyć wszelkie niekorzystne skutki, rozpocznij przepływ prądu, zwiększając prąd. Wiele urządzeń komercyjnych zawiera funkcje automatycznego włączania i wyłączania prądu. Jedną z kwestii, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że badani zwykle nadal odczuwają pewne lokalne odczucia nawet po odstawieniu prądu.
5. Niektórzy pacjenci mogą odczuwać dyskomfort podczas początkowego okresu tDCS. W takich przypadkach prąd może być umiarkowanie zmniejszony przez tymczasowy okres, na przykład o 50%, w miarę jak badany się dostosowuje, a następnie stopniowo zwiększać z powrotem do pożądanego poziomu. Ta funkcja może zależeć od używanego urządzenia.
6. Na początku stymulacji większość badanych odczuwa lekkie swędzenie, które następnie w większości przypadków zanika. Podobnie, gwałtowne zmiany obwodu stymulującego natychmiast mogą wywołać wypalenie nerwów obwodowych. Pacjent może to zauważyć jako krótkie fosfeny siatkówki z elektrodami w pobliżu oczu. Efektów tych można w dużej mierze uniknąć, zwiększając i zmniejszając prąd na początku i na końcu leczenia. Może to również zapobiec zawrotom głowy lub zawrotom głowy, które czasami zgłaszane są w przypadku nagłego zwiększenia lub zmniejszenia prądu. ⁷
7. Po stymulacji przepływ prądu również powinien zostać przyspieszony. Uwaga dotycząca tDCS o wysokiej rozdzielczości (HD-tDCS): TDCS z elektrodami mniejszymi niż około 2^cm2 nazywa się HD-tDCS i często wykorzystuje układ elektrod (więcej niż dwóch) do kierowania prądem przez mózg do określonych zastosowań¹⁴. Ten artykuł dotyczący metod skupiał się tylko na konwencjonalnym tDCS (przy użyciu większych elektrod gąbkowych) i ważne jest, aby podkreślić, że HD-tDCS wymaga specjalnych elektrod¹⁵, przygotowania skóry i sprzętu stymulacyjnego. Nie zaleca się stosowania tDCS przy użyciu 1-2 mA elektrod gąbkowych^14,15.

6. Po zabiegu

1. Aby regularnie oceniać przezczaszkową stymulację DC i rejestrować bezpieczeństwo tej techniki przez długi czas, zaleca się użycie kwestionariusza działań niepożądanych.
2. Taki kwestionariusz powinien zawierać informacje o wszelkich możliwych działaniach niepożądanych związanych z tDCS. Najczęstsze działania niepożądane to mrowienie, swędzenie i pieczenie, ból głowy i dyskomfort. Przykład takiego kwestionariusza można znaleźć w artykule Brunoni i wsp. (2011)¹⁶. Zaleca się również zbieranie danych ilościowych na temat działań niepożądanych, takich jak skala ocen od 1 do 5 lub od 1 do 10.
3. Należy również użyć tego kwestionariusza działań niepożądanych po stanie pozorowanej stymulacji, aby ujawnić lepszą porównywalność między tymi dwiema sytuacjami stymulacji. Istnieją dowody na to, że pozorowana stymulacja powoduje porównywalną ilość uczucia swędzenia i mrowienia jak aktywna stymulacja.

7. Reprezentatywne wyniki:

Przy prawidłowym ustawieniu, urządzenie tDCS powinno wyświetlić, że albo prąd płynie podczas aktywnej sytuacji tDCS, albo urządzenie powinno wyświetlać tryb pozorowany podczas wykonywania procedury pozorowanej stymulacji (Rysunek 10).

Warto zauważyć, że nawet jeśli urządzenie wskazuje, że prąd przepływa przez system, prąd może być faktycznie przetaczany przez skórę. Aby uniknąć tego efektu, zaleca się zachowanie odpowiedniej odległości między elektrodami. Zgodnie z badaniami modelowymi zalecamy, aby w przypadku elektrod 5x7cm mieć co najmniej 8 cm¹⁷.

Ponadto, zaleca się zapoznanie się z modelami¹⁴ i badaniami neurofizjologicznymi. Te dodatkowe kroki zapewnią, że określony montaż wiąże się ze znaczącymi zmianami w pobudliwości kory mózgowej w badanym obszarze.

Reprezentatywne dla stymulacji anodowej jest zwiększenie pobudliwości mózgu, podczas gdy stymulacja katodowa prowadzi do zmniejszenia pobudliwości kory mózgowej. Solidne dowody na to zostały ujawnione w badaniach ukierunkowanych na pierwszorzędową korę ruchową (ryc. 6).

Zmiana rozmiaru elektrody prowadzi do różnic w efektach ogniskowych. Wraz ze zmniejszeniem średnicy elektrody można uzyskać bardziej ogniskową stymulację. Można to udowodnić, stosując TMS nad korą ruchową. Z drugiej strony, zwiększając rozmiar elektrody, możliwe jest uzyskanie elektrody funkcjonalnie nieefektywnej (rysunek 8).

Przy czasie trwania sesji wynoszącym 20 minut lub więcej i przy wielu sesjach w ciągu kolejnych dni, skutki tDCS będą trwać dłużej. Przykładem tego jest leczenie zespołów bólowych.

Ważnym punktem jest lokalizacja elektrody referencyjnej. W przypadku wybrania pozycji pozagejdźwiowej badacz powinien być świadomy rozkładu prądu, ponieważ elektroda referencyjna może przesunąć szczyt indukowanego prądu i zmodyfikować efekty tDCS.

Rysunek 1. Materiałów

Rysunek 2: Pozycja wierzchołka. Obszary korowe oznaczone zgodnie z systemem 10/20.

Rysunek 3: Pozycja nasion i inionów

Rysunek 4: Pozycja kory ruchowej. Obszary korowe oznaczone zgodnie z systemem 10/20.

Rysunek 5: Pozycja DLPFC. DLPFC = grzbietowo-boczna kora przedczołowa. Obszary korowe oznaczone zgodnie z systemem 10/20.

Rysunek 6: Zmiana pobudliwości kory mózgowej spowodowana obecną polaryzacją i montażem tDCS. Tabela: Indukowany wpływ stymulacji tDC na wielkość potencjału wywołanego silnika (MEP), oceniany za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS). Amplitudy MEP po stymulacji są podawane w procentach MEP bez stymulacji. Należy zauważyć, że tylko ustawienie montażu kory ruchowej (M1) - kontralateralnego nadoczodołu (Fp2) prowadzi do znacznego wzrostu rozmiaru MEP po anodowaniu i spadku amplitudy MEP po stymulacji katodowej. Nie ma znaczącego wpływu na amplitudę MEP w innych montażach tDCS. Rysunek: Rozmieszczenie elektrod⁶ (zmodyfikowane z Nitsche 2000).

Rysunek 7: Rozmiary elektrod

Rysunek 8: Zmniejszenie rozmiaru elektrody prowadzi do bardziej ogniskowego efektu tDCS. Wielkości amplitudy potencjału wywołanego mięśniami (MEP) odwodziciela palca minimalnego (ADM) i pierwszego grzbietowego mięśnia międzykostnego (FDI) podczas anodowego lub katodowego tDCS. Wykorzystując stan elektrody o średnicy 35^cm2, anodowy i katodowy tDCS wpływają w podobnym stopniu na wielkość amplitudy MEP ADM i BIZ. Podczas tego montażu oba obszary reprezentacji mięśni dłoni znajdują się pod elektrodą stymulującą. W przypadku mniejszej elektrody, która jest umieszczona tylko nad obszarem reprezentacyjnym ADM, efekty zmian amplitudy MEP korowej reprezentacji BIZ nie są odtwarzalne (patrz żółta kolumna)¹⁸ (zmodyfikowane w stosunku do Nitsche 2007).

Rysunek 9: Gęstość prądu zależna od tkanki. Gęstości prądu obliczane w różnych tkankach. Wielkość gęstości prądu zależy od przewodności tkanki. Należy zauważyć, że około 10% gęstości prądu dociera do istoty szarej¹⁹ (zmodyfikowanej z Wagner 2007a).

Rysunek 10: Różne warunki stymulacji: aktywne vs. pozorowane. Niektóre urządzenia tDCS zapewniają konfigurację dla stanu aktywnego i pozorowanego. Zwykle stosowana stymulacja jest sygnalizowana sygnałem świetlnym.

materiał Urządzenie TDCS Bateria 9V (2x) Dwie gumowe opaski na głowę Dwie przewodzące elektrody gumowe Dwie elektrody gąbkowe Roztwór NaCl Taśma miernicza

Tabela 1. Materiałów

Pozycjonowanie elektrody anodowej Pozycjonowanie elektrody katodowej Obserwacje Zastrzeżenia Pierwotna kora ruchowa (M1) Supra-orbital Jest to najczęściej używany montaż. Udowodniono, że pobudliwość kory mózgowej może ulec zmianie nawet o 40%⁶ (ryc. 6). Stymulacja anodowa powoduje depolaryzację neuronów i zwiększenie pobudliwości neuronów, podczas gdy stymulacja katodowa ma odwrotne skutki⁶. Stymulowana jest tylko jedna kora ruchowa – może to stanowić problem w przypadku obustronnych zespołów bólowych. Należy również wziąć pod uwagę zakłócający wpływ elektrody nadoczodołowej. Pierwotna kora ruchowa (M1) Pierwszorzędowa kora ruchowa - Interesujące podejście, gdy występuje dwupółkulowa nierównowaga między korą ruchową (np. w udarze)
- Może być stosowany z dwiema elektrodami do stymulacji anodowej (patrz szósty rząd), gdzie elektroda katodowa jest umieszczona na przykład w obszarze nadoczodołowym. Elektrody mogą znajdować się zbyt blisko siebie - problem z bocznikowaniem.
Zmniejszenie powierzchni elektrod zwiększy stopień przetaczania wzdłuż skóry ¹⁹
W związku z tym manewrowanie może być związane nie tylko z ustawieniem elektrody, ale także z rozmiarem elektrody.
Względna rezystancja tkanek zależy od położenia i wielkości elektrody - ogólna rezystancja, po której przepływa prąd, zależy od właściwości elektrody¹⁹. Grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC) Supra-orbital Najczęściej stosowany do stymulacji DLPFC – pozytywne wyniki w leczeniu depresji²⁰, a także przewlekłego bólu³. W przypadku tego montażu możliwa jest tylko jednostronna stymulacja DLPFC. Grzbietowo-boczna kora przedczołowa Grzbietowo-boczna kora przedczołowa - Ciekawe podejście, gdy występuje nierównowaga dwupółkulowa.
- Może być stosowany w sytuacji stymulacji dwoma anodami (patrz szósty rząd), gdzie elektroda katodowa jest umieszczana na przykład w obszarze nadoczodołowym. Elektrody mogą znajdować się zbyt blisko siebie - problem z bocznikiem ¹⁹. (Patrz drugi wiersz, czwarta kolumna). potyliczny wierzchołek Interesująca aktywna kontrola w próbach bólu przewlekłego lub w modulacji kory wzrokowej. W przypadku stosowania jako aktywna kontrola, elektrody referencyjne są umieszczane w różnych miejscach – problem porównywalności między podejściami wewnątrz- i międzyeksperymentalnymi. Dwie elektrody anodowe, np. obie Kora ruchowa Supra-orbital Jednoczesna zmiana pobudliwości kory mózgowej Hamowanie przezmodzelowe może dodać czynnik zakłócający²¹ Jedna elektroda nad celem korowym, np. pierwotną korą ruchową (M1) Pozaczaszkowy Unikaj mylącego efektu dwóch elektrod o przeciwnej polaryzacji w mózgu⁷. W zależności od zamierzonego celu, rozkład prądu może nie być optymalny, a tym samym indukować nieskuteczną stymulację²²

Tabela 2. Pozycjonowanie elektrody⁷

Uwaga: Możliwe jest, że różnice między różnymi pozycjami elektrod mogą wynikać z aktywacji różnych populacji neuronów z powodu różnych orientacji pola elektrycznego.

Dyskusja

Kroki krytyczne:

Aspekty, które należy sprawdzić przed rozpoczęciem procedury:

• Przede wszystkim pacjenci powinni zostać przebadani pod kątem tego, czy nie ma przeciwwskazań do tDCS - przeciwwskazania te mogą być specyficzne dla zastosowania. Obejmuje to takie pytania, jak obecność silnego lub częstego bólu głowy, przewlekłe zaburzenie skóry lub niepożądane reakcje na poprzednie leczenie tDCS. Jeśli ma jakiś metal w głowie lub miał poważny uraz mózgu, zmiany anatomiczne mogą modyfikować przepływ prądu^23,24. Historia napadów padaczkowych, ciąża i przebyty udar mózgu zwykle nie są ścisłymi przeciwwskazaniami - i rzeczywiście mogą być kryteriami włączenia do niektórych badań klinicznych.
• Sprawdź, czy na skórze głowy nie ma żadnych zmian chorobowych - dodatkowo badani powinni być specjalnie przesłuchiwani i sprawdzani pod kątem istnienia chorób skóry. W przypadku wystąpienia jakichkolwiek zmian chorobowych należy unikać zabiegu tDCS lub, w razie potrzeby, upewnić się, że stymulacja nie będzie prowadzona bezpośrednio nad lub w poprzek zmiany. Można rozważyć stymulację innego miejsca. Doniesiono, że powtarzający się codziennie tDCS powoduje klinicznie istotne podrażnienie skóry pod elektrodami u niektórych pacjentów⁷. Istnieją dowody na zmiany wywołane tDCS w zależności od integralności skóry. Na przykład wykazano rozległe zaczerwienienie i brązowe, chrupiące zmiany śródskórne o nieregularnych okrągłych kształtach spowodowane stymulacją tDC o intensywności 2 mA przez okres 2 tygodni, w tym pięć sesji co tydzień²⁵. Jeśli tDCS jest silnie wskazany lub musi być przeprowadzony, można rozważyć stymulację o niższym natężeniu, takim jak 0,5-1,0 mA, ale nie ma gwarancji, że zapobiegnie to podrażnieniom lub zmianom skórnym. W związku z tym stan skóry pod elektrodami powinien być sprawdzony przed i po tDCS⁷.
• Sprawdź złącza kabli pod kątem elektrolizy. Użyj innej pary, jeśli jest to widoczne. Zaleca się sprawdzenie kabli po około dwóch miesiącach użytkowania.

Zarówno podczas czynności czynnej, jak i pozorowanej, DCS zawsze, czy pacjent nadal czuje się komfortowo i jest w stanie kontynuować zabieg.

Możliwe modyfikacje:

• Istnieje wiele odmian pozycjonowania elektrod⁷ (Tabela 2).
• Istnieje wiele odmian rozmiarów elektrod²⁶ (rysunek 7). Dla danego przyłożonego prądu rozmiar elektrody wpływa na gęstość prądu¹⁸ i wpływa na ogniskowość modulacji mózgu (ryc. 8). Badania kliniczne sugerują, że im mniejszy rozmiar elektrody, tym większa gęstość prądu²⁶, jednak badania modelowe sugerują, że związek między rozmiarem elektrody a obszarem modulacji mózgu może być bardziej złożony²⁷. Co więcej, efekty małych elektrod mogą różnić się jakościowo ze względu na różnicową bocznikowość prądu w skórze głowy i większy efekt krawędziowy w stosunku do całkowitej powierzchni elektrody⁷. Odnotowano drastycznie wyższe poziomy bocznikowania dla małych rozmiarów elektrod niż dla większych schematów elektrod¹⁹.
• High-Definition tDCS (HD-tDCS) to technologia, która poprawia ogniskowość przestrzenną, ale wymaga specjalnego sprzętu i kontroli proceduralnej¹⁵.
• Montaż elektrod (położenie i rozmiar elektrody) wraz z przyłożonym prądem określają generowane natężenie pola elektrycznego w mózgu, co z kolei decyduje o skuteczności tDCS. Zaproponowano zastosowanie samej gęstości prądu elektrody, zdefiniowanej przez stosunek natężenia prądu do rozmiaru elektrody, w celu normalizacji wyników klinicznych – ale badania modelowe sugerują, że może to mieć zastosowanie tylko w ograniczonym zakresie i że ogólny projekt montażu elektrod decyduje o wyniku. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększenie natężenia prądu (lub gęstości prądu) dla dowolnego montażu skutkuje silniejszymi efektami. Ważne jest, aby zauważyć, że gęstość prądu na powierzchni skóry jest znacznie wyższa niż w mózgu¹⁹ (ryc. 9).
• Położenie elektrody "powrotnej" ("referencyjnej") może wpływać na ogólny wzorzec przepływu prądu przez mózg, a tym samym nawet wpływać na modulację mózgu pod elektrodami aktywnymi²². Tak więc należy wziąć pod uwagę miksturę obu elektrod.
• Czas trwania stymulacji zależy od celu podejścia eksperymentalnego. Wydłużenie czasu trwania stymulacji wiąże się z wystąpieniem i dłuższym czasem trwania skutków ubocznych^3,4. Jednak co najmniej jedno badanie wykazało odwrócenie kierunków efektów, gdy czas trwania stymulacji został wydłużony, co sugeruje, że większa intensywność niekoniecznie przekłada się na bardziej solidny wynik kliniczny. Chociaż tDCS w ramach opublikowanych parametrów jest uważany za bezpieczny i dobrze tolerowany, potencjał niepożądanych skutków ubocznych wzrasta wraz ze wzrostem intensywności (czas, czas trwania lub częstotliwość/liczba powtórzeń).
• Orientacja pola elektrycznego: określona przez położenie elektrod i polaryzację. Stymulacja katodowa zazwyczaj zmniejsza pobudliwość kory mózgowej, podczas gdy stymulacja anodowa zazwyczaj zwiększa pobudliwość kory^{mózgowej 2,3}.
• Placebo: W przypadku pozorowanego tDCS stosuje się ten sam protokół, który powyższy. Jednak prąd będzie stosowany przez 30 sekund. Jest to jedna z zalet tDCS w porównaniu z innymi nieinwazyjnymi metodami stymulacji mózgu. Ponieważ odczucia wynikające z aktywnego tDCS mają tendencję do występowania tylko we wczesnych stadiach aplikacji, ta pozorowana metoda utrudnia pacjentowi odróżnienie placebo od aktywnej aplikacji tDCS. Ta początkowa i krótka stymulacja jest wiarygodną metodą placebo²⁸.
• Należy pamiętać, że technika ta może być również stosowana podczas stosowania innych przezczaszkowych terapii elektrycznych, takich jak tACS²⁹ lub tRNS³⁰.

Uzasadnienie stosowania tDCS w bólu przewlekłym:

Fakt, że wiele terapeutycznych metod farmakologicznych przynosi jedynie niewielką ulgę pacjentom z przewlekłym bólem, stwarza możliwość, że przyczyna utrzymywania się tego wyniszczającego zaburzenia może leżeć w plastycznych zmianach w sieciach neuronowych związanych z bólem. Co ciekawe, modulację aktywności kory mózgowej można osiągnąć nieinwazyjnie za pomocą tDCS, jak opisano wcześniej, który, jak doniesiono, daje trwałe efekty terapeutyczne w przewlekłym bólu ze względu na zmiany plastyczności kory mózgowej.

Efekt kliniczny tDCS w bólu przewlekłym:

Wykazano, że tDCS zastosowany do kory ruchowej zmienia lokalną pobudliwość kory mózgowej (ryc. 6)⁶. Dokładniej rzecz ujmując, stymulacja anodowa powoduje wzrost pobudliwości neuronów, podczas gdy stymulacja katodowa ma odwrotne wyniki⁶. Rzeczywiście, zastosowanie anodowego tDCS zamiast M1 prowadzi do większej poprawy oceny bólu w wizualnej skali analogowej (VAS) niż pozorowany tDCS. Ten efekt terapeutyczny na ból po stymulacji M1, choć przemijający, został odtworzony w kilku grupach pacjentów z neuropatycznymi zespołami bólowymi, takimi jak neuralgia nerwu trójdzielnego, zespół bólu poudarowego³¹, ból pleców i fibromialgia³². Co ciekawe, badania kliniczne w bólu neuropatycznym spowodowanym uszkodzeniem rdzenia kręgowego, stymulacją kory ruchowej przez tDCS wykazały poprawę bólu i skumulowany efekt przeciwbólowy, który utrzymywał się dwa tygodnie po stymulacji. Istnieją również dowody na jego działanie przeciwbólowe u pacjentów z fibromialgią³³ , które jest nadal znaczące po trzech tygodniach obserwacji z powodu anodowego tDCS M1 w porównaniu ze stymulacją pozorowaną, a także stymulacją DLPFC³³. Chociaż wpływ anodowego tDCS na DLFPC na poprawę bólu nie został szeroko zbadany, wykazano, że można go stosować do modulowania progów bólu u zdrowych osób³⁴. Niemniej jednak, stymulacja tego obszaru mózgu jest niezawodną techniką poprawiającą pamięć roboczą ¹⁰, zwiększającą wydajność zadań pamięciowych w chorobie Alzheimera⁹ i znacznie zmniejszającą głód palenia wywołany sygnałami³⁵ na przykład; W związku z tym można sobie również wyobrazić, że może to być przydatna strategia modulowania afektywno-emocjonalnych sieci poznawczych związanych z przetwarzaniem bólu u pacjentów z bólem przewlekłym.