Zaktualizowana technika niezawodnej, łatwej i tolerowanej przezczaszkowej stymulacji elektrycznej, w tym przezczaszkowej stymulacji prądem stałym

Podsumowanie

Podczas stosowania przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS), powtarzalne przygotowanie i rozmieszczenie elektrod jest niezbędne dla tolerowanej i efektywnej sesji. Celem tego artykułu jest zademonstrowanie zaktualizowanych nowoczesnych procedur konfiguracji podawania tDCS i powiązanych technik przezczaszkowej stymulacji elektrycznej, takich jak przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS).

Streszczenie

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) to nieinwazyjna metoda neuromodulacji wykorzystująca prądy stałe o niskiej intensywności. Ta metoda stymulacji mózgu ma kilka potencjalnych zalet w porównaniu z innymi technikami, ponieważ jest nieinwazyjna, opłacalna, szeroko stosowana i dobrze tolerowana, pod warunkiem, że stosuje się odpowiedni sprzęt i protokoły. Mimo że tDCS jest pozornie prosty do wykonania, prawidłowe przeprowadzenie sesji tDCS, a zwłaszcza ustawienie i przygotowanie elektrody, ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia powtarzalności i tolerancji. Etapy pozycjonowania i przygotowania elektrod są tradycyjnie również najbardziej czasochłonne i podatne na błędy. Aby sprostać tym wyzwaniom, nowoczesne techniki tDCS, wykorzystujące nakrycia głowy o stałej pozycji i wstępnie zmontowane elektrody gąbkowe, zmniejszają złożoność i czas konfiguracji, zapewniając jednocześnie, że elektrody są konsekwentnie umieszczane zgodnie z przeznaczeniem. Te nowoczesne metody tDCS oferują korzyści w warunkach badawczych, klinicznych i zdalnie nadzorowanych (w domu). Ten artykuł zawiera obszerny przewodnik krok po kroku dotyczący przeprowadzania sesji tDCS przy użyciu nakrycia głowy o stałej pozycji i wstępnie zmontowanych elektrod gąbkowych. Niniejszy przewodnik demonstruje tDCS przy użyciu powszechnie stosowanych montaży przeznaczonych do stymulacji kory ruchowej i grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC). Zgodnie z opisem, wybór rozmiaru głowicy i nakrycia głowy specyficznego dla montażu automatyzuje pozycjonowanie elektrod. W pełni zmontowane, wstępnie nasycone elektrody zatrzaskowe są po prostu mocowane do łączników zatrzaskowych o ustalonej pozycji na nakryciu głowy. Wykazano, że nowoczesna metoda tDCS skraca czas konfiguracji i zmniejsza liczbę błędów zarówno dla początkujących, jak i doświadczonych operatorów. Metody opisane w tym artykule można dostosować do różnych zastosowań tDCS, a także innych form przezczaszkowej stymulacji elektrycznej (tES), takich jak przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS) i przezczaszkowa stymulacja hałasem losowym (tRNS). Ponieważ jednak tES jest specyficzny dla aplikacji, w stosownych przypadkach, każda receptura metody jest dostosowywana do cech specyficznych dla tematu, wskazania, środowiska i wyniku.

Wprowadzenie

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) to nieinwazyjna technika stymulacji mózgu, zdolna do modulowania pobudliwości kory mózgowej^1,2. Podczas tDCS stały prąd o niskim natężeniu, zwykle 1-2 miliampery (mA), przepływa od elektrody anodowej do elektrody katodowej, generując słabe pole elektryczne w korze mózgowej^3,4. Konwencjonalne protokoły tDCS są uważane za tolerowane i bezpieczne⁵. Efekty jednej sesji tDCS mogą utrzymywać się przez kilka minut po zakończeniu sesji⁶, przy czym powtarzające się sesje powodują trwalsze zmiany w funkcjonowaniu mózgu^7,8. Profil tolerancji i możliwość wywołania ostrych lub długotrwałych zmian sprawia, że tDCS jest kandydatem do różnych interwencji i terapii^9,10,11. Chociaż pozostają pytania dotyczące optymalnej dawki tDCS¹², w tym roli intensywności¹³, polarity⁷ i focality³, znaczenie kontrolowania rozmieszczenia elektrod dla odtwarzalności neuromodulacji jest akceptowane. Co więcej, przygotowanie elektrod stanowi również podstawę tolerancji i powiązanych problemów, takich jak niezawodność zaślepiania¹⁴. Chociaż tDCS ma praktyczne zalety w porównaniu z innymi metodami stymulacji mózgu, ze względu na swoją opłacalność, przenośność, łatwość użycia i tolerancję; Niemniej jednak, pozorna prostota i zdolność adaptacji techniki nie usprawiedliwia słabej techniki przygotowania i umieszczania elektrod¹⁴.

Rzeczywiście, pozorna prostota tDCS w niektórych przypadkach zachęcała do niewystarczającej uwagi poświęcanej odpowiedniemu sprzętowi, zaopatrzeniu i szkoleniu operatorów¹⁴. Po pierwsze, w celu zapewnienia odtwarzalności, wymagane jest niezawodne umieszczenie elektrody. Rozmieszczenie elektrod tDCS na skórze głowy zazwyczaj odbywa się zgodnie z systemem 10-20, który jest metodą stosowaną do umieszczania i stosowania elektrod elektroencefalograficznych (EEG). W konwencjonalnej metodzie tDCS polega to na pomiarze taśmą w celu ustalenia lokalizacji elektrody, z kilkoma pomiarami podczas każdej sesji^15,16,17. Marker służy do oznaczania pozycji skóry głowy. Proces ten może potencjalnie spowodować zmienność rozmieszczenia elektrod (np. jak niezawodnie różni operatorzy ustawiają taśmę mierniczą), zwłaszcza w warunkach wysokiej przepustowości – chociaż rygorystyczne szkolenie operatorów i certyfikacja mogą złagodzić zmienność. W konwencjonalnej metodzie tDCS elektrody są następnie ręcznie dociskane do mierzonej współrzędnej, a gumowe paski nakładane w sposób ad hoc¹⁸ (np. szczelność taśm może nie być spójna u wszystkich operatorów, co wpływa na wyrzucanie płynu z gąbek, w zależności od tolerancji, a nawet dryf w pozycji elektrody^19,20). Podobnie jak w przypadku położenia elektrody, zmienność tę można złagodzić za pomocą wyraźnych protokołów i szkoleń, chociaż takie szczegóły często nie są opisane w opublikowanych raportach. W szczególnych okolicznościach, gdy elektroda elektrody elektrody jest oddzielana od skóry głowy kremem/żelem bez użycia gąbki²¹, należy zachować ostrożność, aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi elektrody ze skórą, prowadzącemu niezmiennie do oparzeń¹⁴. Alternatywna, mniej popularna metoda tDCS wykorzystuje elastyczną nasadkę^22,23, która zależy od specyficznego dla tematu deformacji głowy, nie zniekształcając pozycji elektrody i grozi rozprzestrzenianiem się soli fizjologicznej i mostkowaniem pod nasadką (niewidoczne dla operatora). W porównaniu z konwencjonalnymi technikami opartymi na gumowej taśmie lub elastycznej nasadce, przedstawiona tutaj nowoczesna technika tDCS sprawia, że krytyczne etapy przygotowania i pozycjonowania elektrod są bardziej wytrzymałe i niezawodne.

Kolejną kluczową procedurą w tDCS jest montaż elektrod. Konwencjonalne elektrody tDCS są wieloczęściowe. Te oddzielne części, które muszą być starannie zmontowane przez operatora, składają się z elektrod metalowych lub przewodzących z gumy, które operator zamyka w perforowanej kieszeni na gąbkę i nasyca roztworem soli fizjologicznej¹⁵. Chociaż proces montażu elektrod nie jest skomplikowany, wymaga szkolenia i czujności podczas każdej sesji, ponieważ mały błąd, taki jak metal/guma wystająca z gąbki i stykająca się z obiektem lub objętość płynu soli fizjologicznej, może prowadzić do urazu skóry¹⁴. Nowoczesna technika tDCS rozwiązuje te problemy dzięki zastosowaniu wstępnie zmontowanych, wstępnie nasyconych elektrod/gąbek, które ponadto zawierają niezawodne złącze zatrzaskowe do nakrycia głowy. Wstępnie zmontowane i nasączone elektrody są jednorazowego użytku, co zmniejsza problemy z odtwarzalnością i ryzykiem zanieczyszczenia ponownie używanymi gąbkami^14,20.

Celem tego artykułu jest zademonstrowanie nowoczesnych procedur konfiguracji podawania tDCS i pokrewnych technik przezczaszkowej stymulacji elektrycznej, takich jak przezczaszkowa stymulacja prądem przemiennym (tACS), przezczaszkowa stymulacja hałasem okupu (tRNS)²⁴, oraz przezczaszkowa stymulacja prądem pulsacyjnym (tPCS) i jej warianty²⁵. Ten przewodnik demonstruje tDCS przy użyciu powszechnie stosowanych montaży przeznaczonych do stymulacji kory ruchowej < sup class="xref">26 i grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) class<="xref">27. Opisana tutaj nowoczesna technika tDCS pozwala uniknąć pomiaru taśmą w celu określenia umieszczenia elektrody, kłopotliwego wprowadzania elektrod z kauczuku węglowego, żmudnej procedury zwilżania gąbek elektrod oraz używania gumek lub elastycznych nasadek jako nakryć głowy. Proces ten jest zoptymalizowany dzięki zastosowaniu specjalistycznego nakrycia głowy o stałej pozycji i wstępnie nasyconej elektrody zatrzaskowej. Nakrycie głowy o stałej pozycji składa się z pasków zaprojektowanych do automatycznego umieszczania elektrod tDCS na standardowym 10-10 EEG¹⁹. Z góry określone umiejscowienie elektrod zapewniane przez te taśmy eliminuje potrzebę rozległych pomiarów i obliczeń, zwiększając w ten sposób odtwarzalność, efektywność czasową i manipulację obiektem. Potrzebny jest tylko jednorazowy pomiar dopasowania (służący do określenia prawidłowego rozmiaru paska, który ma być użyty) podczas pierwszej wizyty. Jednorazowe, wstępnie zmontowane elektrody gąbkowe są dostarczane wstępnie nasączone zoptymalizowaną objętością soli fizjologicznej oraz z włożoną i zamocowaną elektrodą gumową, co minimalizuje ryzyko bezpośredniego kontaktu gumy/metalu ze skórą, a także nadmiernego/niedostatecznego namoczenia. Używanie nakryć głowy o stałej pozycji i wstępnie zmontowanych elektrod gąbkowych (Rysunek 1) nie tylko znacznie zmniejsza możliwość nieprawidłowego przemieszczenia elektrody z powodu błędu pomiaru, ale także sprawia, że podawanie tDCS jest łatwiejsze i bardziej efektywne czasowo. Do każdego montażu dołączone jest określone nakrycie głowy. W tym artykule posłużymy się dwoma montażami jako przykładami. Pierwszym montażem jest M1-SO, w którym anoda jest umieszczona nad obszarem odpowiadającym pierwotnej korze ruchowej (M1), a katoda jest umieszczona nad przeciwległym obszarem nadoczodołowym (SO) (Rysunek 2A). Drugi montaż to montaż dwufrontalny, w którym anoda jest umieszczona po prawej stronie, a katoda jest umieszczona nad lewym DLPFC (F3/F4, Rysunek 2C). Przedstawione tutaj metody nie ograniczają się do wyżej wymienionych montaży i mogą być dostosowane do innych konfiguracji, znacznie zmniejszając możliwość niewłaściwego przemieszczenia elektrody z powodu błędu pomiaru, a jednocześnie zwiększając efektywność stosowania tDCS i powiązanych technik tES. Nowoczesne nakrycia głowy opisane tutaj są specyficzne dla montażu elektrod (np. M1-SO, F3/F4), a różne nakrycia głowy byłyby używane do oddzielnych montaży elektrod. Mimo że nowoczesna technika zmniejsza liczbę kroków i sprawia, że podawanie techniki tES jest skuteczne, nowe podejście nadal wymaga przeszkolenia w zakresie obsługi stymulatora.

Protokół

City College of New York, CUNY Institutional Review Board (IRB) zatwierdził ten protokół.

1. Materiały

1. Przed sesją tDCS upewnij się, że wszystkie niezbędne materiały są dostępne. Podczas gdy niektóre materiały będą zależeć od konkretnego protokołu badania/leczenia, istnieją podstawowe elementy, które są ogólne dla nowoczesnej aplikacji tDCS, jak pokazano tutaj (Tabela 1, Rysunek 3).
   1. Przygotuj urządzenie tDCS: Zasilane bateryjnie urządzenie tDCS, które działa jako stymulator prądu stałego o maksymalnej mocy wyjściowej w zakresie miliamperów. Można stosować urządzenie tES z ustawieniem tDCS (np. urządzenie Soterix Medical 1x1 tES).
   2. Przygotuj jednorazowe elektrody z gąbki zatrzaskowej (np. elektrody zatrzaskowe Soterix Medical 5x5 cm).
   3. Przygotuj roztwór soli fizjologicznej i aplikator, które należy użyć, jeśli elektroda ulegnie odwodnieniu podczas sesji. Ponieważ wstępnie zmontowane elektrody są już nasączone objętością roztworu soli fizjologicznej, która została wcześniej uznana za wystarczającą, można dodać minimalną ilość soli fizjologicznej, jeśli taka istnieje. Uważaj, aby nie przemoczyć gąbki i uniknąć wycieku i kapania, stopniowo i ostrożnie dodając sól fizjologiczną tylko w razie potrzeby.
2. Przygotuj nakrycie głowy o stałej pozycji. Tutaj stosowane są dwa modele nakryć głowy z zatrzaskami (M1-SO i dwufrontowe).
3. Przygotuj połączeniowe. Nakrycie głowy z zatrzaskiem zawiera już niezbędne, które na jednym końcu są skonfigurowane do podłączenia do stymulacji (męski banan), a na drugim końcu skonfigurowane do akceptowania podkładki zatrzaskowej (żeńskiej zatrzasku). Może się to różnić w zależności od wybranego nakrycia głowy o stałej pozycji.
4. Przygotowanie odpowiednich formularzy (np. formularza zgody, kwestionariuszy wstępnych i końcowych, formularzy przesiewowych, formularzy gromadzenia danych) oraz, w stosownych przypadkach, innych materiałów związanych z interwencją.

2. Odpowiednie formularze

1. Kiedy obiekt przybędzie, najpierw przywitaj się z nim, a następnie poproś go, aby usiadł wygodnie w pozycji pionowej na krześle.
2. W przypadku badań naukowych, przed badaniem, należy poprosić uczestnika o wyrażenie zgody na udział w badaniu. Formularz zgody zawiera szczegółowe informacje na temat protokołu badania, ryzyka i korzyści związanych z badaniem. Formularz ten ma na celu ujawnienie uczestnikom odpowiednich informacji, aby mogli oni dobrowolnie zdecydować się na leczenie lub je odrzucić. Wywodzi się z praw prawnych i etycznych. Uczestnik musi być świadomy tego, co dzieje się z jego ciałem i etycznych obowiązków badacza, aby zaangażować uczestnika w jego fizyczne i psychiczne samopoczucie
.
3. W przypadku badań klinicznych należy uzyskać pisemną zgodę uczestników przed wykonaniem jakichkolwiek procedur badawczych. Pokaż osobie zainteresowanej formularz zgody. Eksperyment może być kontynuowany tylko wtedy, gdy osoba badana zdecyduje się podpisać formularz zgody.
4. Należy przeprowadzić badanie przesiewowe osoby badanej zgodnie z kryteriami włączenia i wykluczenia określonymi w protokole badania.
5. Jeśli nie ma przeciwwskazań, a uczestnik nadal zgadza się na udział, poproś go o wypełnienie wszelkich innych niezbędnych formularzy (tj. formularza demograficznego, odpowiednich kwestionariuszy wstępnych itp.)
6. Jeśli tester w pełni rozumie i zgadza się na procedurę, którą należy wykonać, oraz wypełnił niezbędne formularze, przejdź do następnego kroku.

3. Pomiary

1. Rozpocznij konfigurację od zmierzenia obwodu głowy fotografowanej osoby, aby określić odpowiedni rozmiar nakrycia głowy, które ma być używane. Aby zmierzyć obwód głowy badanego, zacznij od najbardziej widocznej części czoła wokół najszerszej części tyłu głowy, przechodząc przez włosy i nad uszami. Opaski na głowę o stałej pozycji wymagają znacznie mniej pomiarów niż konwencjonalne metody umieszczania elektrod dla tDCS¹⁵, a ponadto wymagają pomiaru tylko podczas pierwszej wizyty, gdy wybrane jest nakrycie głowy.
   UWAGA: Różne nakrycia głowy mogą różnić się zakresem oferowanych rozmiarów, a także wymiarami obwodu odpowiadającymi każdemu rozmiarowi. W przypadku nakryć głowy użytych w tej demonstracji dostępne są rozmiary małe (52–55,5 cm), średnie (55,5–58,5 cm), duże (58,5–62 cm) i bardzo duże (62–65 cm).
2. Gdy osoba badana siedzi wygodnie na krześle, przystąp do pomiaru obwodu głowy, aby określić odpowiedni rozmiar nakrycia głowy.
3. Zapoznaj się z instrukcją obsługi nakryć głowy, aby wybrać odpowiedni rozmiar nakrycia głowy (np. mały, średni, duży) w oparciu o żądany montaż elektrod i obwód głowy fotografowanej osoby. W przypadku większości montaży elektrod nakrycia głowy mogą mieć różne rozmiary w zależności od rozmiaru głowy obiektu.

4. Przygotowanie skóry

1. Sprawdź skórę, w której ma być umieszczona elektroda. W tym protokole umieść elektrody zgodnie z M1-SO lub montażem dwuczołowym. W przypadku zaobserwowania jakichkolwiek zmian chorobowych nie należy podawać tDCS.
2. Upewnij się, że obszar jest wolny od śladów balsamu, brudu itp.
3. W tradycyjnych podejściach, w których stosuje się elektrody wielokrotnego użytku, podczas każdej sesji sprawdzaj gumowe wkładki i gąbki pod kątem zużycia. Tutaj, w nowoczesnym podejściu z elektrodami jednorazowymi, ten krok nie jest ściśle wymagany. Niemniej jednak sprawdź nowe elektrody pod kątem integralności i nasycenia.

5. Umiejscowienie elektrod

1. Wyjmij dwie wstępnie nasycone elektrody zatrzaskowe o wymiarach 5 cm x 5 cm z ich pakietów.
2. Zatrzaśnij jednorazowe elektrody zatrzaskowe na nakryciu głowy zatrzaskowym zgodnie z ustalonymi miejscami na nakryciu głowy. Te lokalizacje są specyficzne dla montażu i oparte na wybranym nakryciu głowy. Zastosowany montaż jest specyficzny dla badania.
3. Opcjonalnie delikatnie odsłoń skórę głowy, rozdzielając włosy badanej palcami, aby upewnić się, że sól fizjologiczna przesiąka przez włosy do skóry głowy, poprawiając jakość kontaktu między elektrodą a skórą głowy.
4. Upewnij się, że gąbka jest przymocowana do paska, umieść nakrycie głowy na głowie fotografowanej osoby.
   1. W montażu nakrycia głowy M1SO z "anodową" stymulacją M1, anodę należy umieścić w pobliżu kory ruchowej, a katodę nad obszarem nadoczodołowym. Aby dokładnie ustawić elektrody w wyznaczonych pozycjach skóry głowy, najpierw umieść pierścień reprezentujący nasiona paska, znajdujący się w dolnej części paska, nad nasionem. Nasiono to punkt znajdujący się przed mózgiem, znajdujący się między czołem a nosem. Wyreguluj górną część paska tak, aby była prostopadła do dolnej części paska. Górna część paska ma znajdować się mniej więcej nad uchem, symetrycznie umieszczona po obu stronach głowy. Następnie umieść tylną elastyczną część paska na wejściu. Polaryzacja anody/katody może być odwrócona w zależności od zastosowania.
   2. W obufrontowym (F3/F4) montażu zatrzaskowym z "anodową" stymulacją lewego DLPFC, anodę należy umieścić w pobliżu lewej grzbietowej bocznej kory przedczołowej, a katodę w pobliżu prawej grzbietowej bocznej kory przedczołowej. Polaryzacja anody/katody może być odwrócona w zależności od zastosowania.
5. W przypadku niektórych osób z długimi włosami poproś osobę, aby związała włosy z tyłu lub mocno zabezpieczyła włosy podczas zakładania nakrycia głowy. Pozwoli to na bardziej spójne ustawienie elektrod i zmniejszy ryzyko dyskomfortu spowodowanego przypadkowym szarpnięciem włosów badanego.
   UWAGA: Długie włosy mogą również stanowić barierę dla płynu z elektrody do nasycenia skóry głowy i mogą być delikatnie rozchylone pod elektrodą.
6. Upewnij się, że nakrycie głowy jest dobrze dopasowane, ale nie nieprzyjemnie ciasne. Wybierz odpowiedni rozmiar nakrycia głowy, które nie powoduje dyskomfortu u fotografowanej osoby, a jednocześnie zapewnia niezawodne trzymanie elektrod gąbkowych przy skórze głowy.
7. Podłącz (katodę) i czerwony (anodę) do urządzenia tES. Zapoznaj się z instrukcją obsługi stymulatora w celu ustalenia, czy stymulator jest włączony przed czy po podłączeniu umieszczonych elektrod do stymulatora.
   1. Gdy stymulator jest aktywny, upewnij się, że elektrody są podłączone, gdy zainicjowany został przepływ prądu.
8. W przypadku nakrycia głowy zatrzaskowej podłącz katodowy do odpowiedniego czarnego sterownika wejściowego urządzenia tDCS i powtórz to dla czerwonego anodowego dla jego odpowiedniej lokalizacji na urządzeniu tDCS. Upewnij się, że polaryzacja połączenia jest prawidłowa, ponieważ efekty tDCS są zależne od polaryzacji.
   UWAGA: W przypadku korzystania z urządzenia tDCS elektroda anodowa jest biegunem dodatnim, w którym prąd dodatni wpływa do korpusu, a elektroda katodowa jest biegunem ujemnym, w którym prąd dodatni wychodzi z korpusu. W przypadku korzystania z urządzenia tACS anoda i katoda nie są uważane za dodatnie lub ujemne, ponieważ oba zaciski będą działać naprzemiennie jako anoda i katoda. Tradycyjnie kolor czerwony oznacza elektrodę anodową, a lub niebieski oznacza elektrodę katodową (upewnij się, że to samo dotyczy używanego urządzenia).

6. Uruchom tDCS

1. Przed rozpoczęciem sesji tDCS upewnij się, że pacjent czuje się komfortowo i jest przytomny.
2. Upewnij się, że urządzenie jest włączone, są prawidłowo podłączone, a nakrycie głowy i elektroda są prawidłowo umieszczone. Miernik impedancji jest drugorzędną metodą zapewniającą dobry kontakt, ale nie zastępuje konieczności upewnienia się, że wszystkie kroki protokołu są przestrzegane.
3. Sprawdź miernik impedancji pod kątem jakości styku. Urządzenie użyte w tej demonstracji wyświetla informacje o impedancji w czasie rzeczywistym. Może to być specyficzne dla urządzenia, więc zapoznaj się z miernikiem impedancji na używanym urządzeniu.
   1. Jeśli ogólna jakość kontaktu z obiektem jest nienormalnie niska, może to wskazywać na nieprawidłową konfigurację elektrod, co skutkuje wysoką impedancją. Jeśli jakość kontaktu jest nadal niska po wyregulowaniu nakrycia głowy i/lub rozsądnym uzupełnieniu soli fizjologicznej, naciśnij "łaskotanie przed stymulacją" (jeśli jest dostępne w używanym urządzeniu), aby uzyskać lepszą jakość kontaktu.
4. Sprawdź, czy bateria urządzenia jest wystarczająca. Urządzenia przeznaczone do prób tDCS posiadają dobrze widoczne ostrzeżenie o niskim poziomie naładowania baterii - dla zastosowanego tutaj urządzenia bezpośrednio nad włącznikiem/wyłącznikiem znajduje się wskaźnik alarmowy o niskim poziomie naładowania baterii.
5. Zaprogramuj czas trwania sesji tDCS, intensywność lub (jeśli ma to zastosowanie do używanego urządzenia) ustawienie stanu pozorowanego (w przypadku badań z zaślepieniem operacyjnym w odniesieniu do pozorowanego i rzeczywistego stanu tDCS, ustawienie zostanie zaprogramowane przez niezależny personel lub wstępnie zakodowane w urządzeniu²⁸). Należy pamiętać, że niektóre stymulatory zaleca się włączyć przed nawiązaniem kontaktu elektrod ze skórą.
   1. Jeśli sesja tDCS jest administrowana za pomocą urządzenia tES, wybierz ustawienie przebiegu tDCS.
   2. Stosując przebieg tES inny niż tDCS, taki jak tACS lub tPCS, upewnij się, że urządzenie jest prawidłowo zaprogramowane, w tym przebieg i częstotliwość.
6. Zainicjuj tDCS, naciskając przycisk Start. W celu zmniejszenia wszelkich niekorzystnych skutków, urządzenia zawierają automatyczne zwiększanie prądu na początku stymulacji, wraz z automatycznym zmniejszaniem na końcu. Na początku stymulacji badani często odczuwają swędzenie i/lub mrowienie pod elektrodami, które w większości przypadków zanikają.
7. Ponieważ niektóre osoby mogą odczuwać dyskomfort w ciągu pierwszych kilku minut tDCS, umiarkowanie zmniejsz prąd, tymczasowo używając pokrętła Relax, gdy pacjent się dostosuje. Następnie stopniowo zwiększaj prąd wsteczny do pożądanego poziomu. Ta funkcja może zależeć od używanego urządzenia i protokołu.
   1. Upewnij się, że osoba badana nie dotyka urządzenia, nakrycia głowy i/lub elektrod podczas sesji stymulacji. Upewnij się, że wszelkie wymagane regulacje są wykonywane wyłącznie przez operatora.
   2. U niektórych osób nagłe zmiany natężenia prądu mogą powodować zawroty głowy lub zawroty głowy, a także fosfiny siatkówki, jeśli prąd zostanie nagle zwiększony lub zmniejszony. Aby uniknąć tych niepożądanych odczuć, upewnij się, że stymulacja może być zwiększana i zmniejszana. Jak wspomniano wcześniej, urządzenia tDCS oferują automatyczny okres zwiększania/zmniejszania. Sprawdź urządzenie, aby uzyskać szczegółowe informacje.
8. Upewnij się, że obiekt pozostaje wygodny i unika niepotrzebnych ruchów.
9. Jeśli elektrody ulegną odwodnieniu, na co może wskazywać pogorszenie jakości kontaktu, za pomocą strzykawki stopniowo dodawaj odmierzoną ilość soli fizjologicznej do elektrod. Mogą istnieć plany eksperymentalne, w których elektrody tDCS są umieszczane na głowie na długo przed stymulacją, tak że gdy stymulacja ma się rozpocząć, elektrody znajdują się na głowie przez pewien czas i mogą ulec odwodnieniu.
   UWAGA: Elektrody przeznaczone do tDCS, takie jak elektrody zatrzaskowe, zostały opracowane przez producenta w celu utrzymania nasycenia w trakcie sesji tDCS (np. dziesiątki minut). Jednak niektóre środowiska (takie jak wyjątkowo sucha atmosfera klimatyzacji) mogą przyspieszyć odwodnienie elektrod. Elektrody zatrzaskowe są wstępnie nasycone, dzięki czemu potrzeba dodatkowego soli fizjologicznej jest zminimalizowana.
   1. Aby uniknąć kapania soli fizjologicznej z powodu grawitacji, należy zapewnić stopniową aplikację na górną krawędź gąbek.
   2. Aby zminimalizować odwodnienie, unikaj długiego czasu między ustawieniem tDCS a rozpoczęciem tDCS lub, jeśli jest to nieuniknione (długie zadanie, które należy wykonać po nałożeniu nakrycia głowy, ale przed zastosowaniem tDCS), dodaj kontrole, aby potwierdzić nasycenie i impedancję gąbki.
10. Unikaj dotykania elektrod podczas stymulacji. Jeśli dodanie soli fizjologicznej nie poprawi jakości kontaktu, potwierdź odczucie skórne od pacjenta. Każde badanie i urządzenie będzie miało wyraźnie określone kryteria dotyczące wszelkich etapów regulacji nakrycia głowy lub elektrody przed lub w trakcie tDCS, w tym w przypadku przerwania stymulacji na podstawie impedancji i/lub odczucia pacjenta.
11. Pod koniec sesji stymulacji urządzenie zmniejszy intensywność leczenia do 0 mA. Nie pozwól testerowi na samodzielne zdejmowanie nakrycia głowy. Nie zdejmuj nakrycia głowy, zanim urządzenie nie wskaże, że stymulacja została zakończona prądem zerowym. W miarę zmniejszania się prądu niektórzy badani mogą zgłaszać zwiększone odczucia, takie jak mrowienie. Te drobne odczucia ustają, gdy natężenie prądu powróci do zera.
12. Gdy urządzenie zakończy zmniejszanie prędkości, a prąd spadnie do zera, wyłącz urządzenie.

7. Po zabiegu

1. Zdejmij nakrycie głowy z elektrodami ze skóry głowy fotografowanej osoby.
2. Odłącz elektrody zatrzaskowe od paska. Zużyto elektrody zatrzaskowe (ponieważ są one jednorazowego użytku).
3. Sprawdź skórę pod elektrodami. Podczas tDCS5^,11,29, większość po prostu z ciśnienia³⁰.
4. Podać kwestionariusz zdarzeń niepożądanych w celu oceny możliwych skutków ubocznych. Kwestionariusze zdarzeń niepożądanych mogą obejmować wszelkie działania niepożądane zwykle związane z tDCS, takie jak mrowienie, swędzenie i pieczenie, ból głowy i dyskomfort. Przykłady takiego kwestionariusza można znaleźć w Brunoni et al. (2011)³¹.
5. Chociaż tDCS jest uważany za bezpieczny, gdy przestrzega standardowych protokołów⁵, należy przeprowadzić procedurę monitorowania zdarzeń niepożądanych podczas opracowywania protokołu dowolnego badania. Szczególnie w niektórych populacjach pacjentów może wystąpić poważne zdarzenie niepożądane niezwiązane z tDCS. Procedury monitorowania zdarzeń niepożądanych obejmują sposób postępowania, który należy podjąć, jeśli uczestnik zgłosi nieoczekiwane lub poważne skutki uboczne podczas lub po sesji. Należy ściśle i uważnie przestrzegać procedur monitorowania zdarzeń niepożądanych.

Wyniki

Nowoczesne metody tDCS opisane w przewodniku mają uprościć konfigurację tDCS, a tym samym skrócić czas przygotowania, jednocześnie zwiększając niezawodność. Czasy przezbrajania zostały zmierzone przy użyciu tradycyjnych i nowoczesnych metod tDCS. Dla każdej metody uwzględniono oddzielnie ekspertów i nowicjuszy (n=8). Każdy początkujący lub doświadczony operator przeprowadził konfigurację pięć razy. W przypadku tradycyjnej metody tDCS zarówno eksperci, jak i nowicjusze zapoznali się z instrukcjami przygotowania¹⁵, a także z dodatkowymi instrukcjami przed pierwszymi próbami konfiguracji. W przypadku nowoczesnej metody tDCS zarówno eksperci, jak i nowicjusze zapoznali się z wcześniejszą wersją tego przewodnika. We wszystkich przypadkach operatorzy mogli zadawać obserwatorom pytania i w razie potrzeby prosić o instrukcje, które były uwzględniane w czasie konfiguracji. Obserwatorzy nie przekazali żadnych informacji zwrotnych. Wiarygodność była oceniana przez obserwatora po każdej próbie w skali 1-3 jako: (1) Zła konfiguracja z poważnym błędem w umieszczeniu elektrody (>5 cm) i/lub znaczny nierówny kontakt elektrody ze skórą (>50% powierzchni gąbki nie styka się ze skórą) i/lub inne istotne błędy; (2) Umiarkowany lub mały błąd w umieszczeniu elektrody (3-5 cm) i/lub umiarkowany nierówny kontakt elektrody ze skórą (30-50% powierzchni gąbki nie styka się ze skórą) i/lub inne drobne błędy; (3) Brak ewidentnego błędu w umieszczeniu elektrody lub znaczącego nierównomiernego kontaktu elektrody ze skórą oraz brak innych istotnych błędów.

Metoda tradycyjna
Tradycyjna metoda wymaga pomiarów dla pozycji M1-SO przed każdym zastosowaniem z wykorzystaniem protokołu pomiarowego opartego na systemie 10–20 EEG. Gąbki trzeba było złożyć i nasycić. Początkujący operatorzy otrzymali instrukcję obsługi ze wskazówkami dotyczącymi pomiaru systemu 10-20 EEG, z którą mogli się zapoznać przed próbą. Niniejsza instrukcja obsługi została zachowana podczas prób w celach informacyjnych. Zarówno ekspert, jak i nowicjusz ukończyli 5 prób konfiguracji, w tym wymagane pomiary głowy podczas każdej próby. Zarejestrowano indywidualne czasy wykonane dla każdej próby konfiguracji (Rysunek 4). Średni czas konfiguracji potrzebny ekspertowi wyniósł 7,93 minuty (± 2,30). Średni czas przygotowania nowicjusza wynosił 10,47 minuty (± 3,36). Nowicjusze na ogół nie byli w stanie osiągnąć bezbłędnej konfiguracji nawet podczas 5. sesji. Eksperci popełniali rzadkie błędy w konfiguracji.

Nowoczesna metoda
Nowoczesne metody wymagają, aby obwód głowy każdego badanego był mierzony raz w celu określenia odpowiedniego rozmiaru nakrycia głowy, które ma być użyte (S: 52–55,5 cm, M: 55,5–58,5 cm, L: 58,5–62 cm, XL: 62–65 cm). Gąbki zostały wstępnie zmontowane i wstępnie nasycone. Zarejestrowano indywidualne czasy wykonane dla każdej próby konfiguracji (Rysunek 4). Średni czas konfiguracji potrzebny ekspertowi wyniósł 1,23 minuty (± 0,37). Średni czas przygotowania nowicjusza wynosił 2,53 minuty (± 0,48). Nowicjusze zazwyczaj osiągali bezbłędną konfigurację do 5. sesji, a wszelkie błędy były niewielkie. Eksperci nie popełnili żadnych błędów w konfiguracji. Nowoczesne podejście tDCS zwiększa niezawodność konfiguracji przy jednoczesnym skróceniu czasu konfiguracji stymulacji.

Błąd pozycji
Nowoczesna metoda tDCS pozwala na umieszczenie elektrody z precyzją porównywalną do doświadczonego operatora mierzącego tradycyjną pozycję EEG 10-10. Na przykład dla M1-S0 używającego odpowiednio zaprojektowanego paska, średni błąd położenia wynosi 1,5 mm, czyli znacznie mniej niż rozmiar elektrody (5 cm x 5 cm) i nie jest to błąd istotny dla przepływu prądu w mózgu¹⁹. W przypadku zastosowania przez operatora lub do samodzielnego zastosowania, nowoczesna metoda tDCS jest wysoce niezawodna.

Możliwość rozmieszczenia
Nowoczesna metoda tDCS może być częścią programu telezdrowia dla przewlekle chorych pacjentów z wieloma objawami, w tym opieki paliatywnej. W przypadku montażu M1-SO udało się uzyskać powtarzalne rozmieszczenie elektrod. Nie było żadnych trudności ze szkoleniem pacjentów, przestrzeganiem protokołu lub tolerancją²⁶. W przypadku montażu dwufrontalnego uzyskano powtarzalną i tolerowaną stymulację zarówno u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym, jak i chorobą Parkinsona³², co potwierdza, że osiągnięto wiarygodne umiejscowienie nawet w przypadku samodzielnej aplikacji u osoby z deficytami motorycznymi.

Wszelkie bezwzględne lub względne przeciwwskazania pozostaną takie same zarówno w tradycyjnych, jak i nowoczesnych metodach. Protokoły, które okazały się skuteczne w przypadku metody tradycyjnej, miałyby zastosowanie do metody nowoczesnej, chociaż nowoczesna metoda zwiększyłaby niezawodność i odtwarzalność, zwłaszcza w zastosowaniach domowych lub o dużej przepustowości.

Rysunek 1: Nakrycie głowy o stałym położeniu i wstępnie zmontowane elektrody gąbkowe. (A) Niektóre nakrycia głowy o stałej pozycji zawierają już niezbędne, z wstępnie zmontowanymi gąbkami zaprojektowanymi do zatrzaskiwania. orazTen rysunek przedstawia proces ustawiania uprzęży głowy poprzez zatrzaśnięcie elektrod na miejscu na pasku na głowę. (C) Wstępnie zmontowane elektrody są już nasączone roztworem soli fizjologicznej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Montaż M1-SO i montaż dwuczołowy. (A, B) W konfiguracji montażowej M1-SO anoda jest umieszczana nad obszarem odpowiadającym pierwotnej korze ruchowej (M1), a katoda jest umieszczana nad przeciwległym obszarem nadoczodołowym (SO). (A) to widok z boku, a (B) to widok z przodu. (C, D) W układzie montażu dwufrontowego elektroda anodowa jest umieszczana po prawej stronie, a elektroda katodowa jest umieszczana nad lewą grzbietowo-boczną korą przedczołową. (C) to widok z boku, a (D) to widok z przodu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Elementy, które są zazwyczaj obecne w każdej sesji tDCS. Chociaż niektóre materiały będą zależeć od celu badania/leczenia, elementy wymienione poniżej są niezbędne dla sesji tDCS opisanej w tym przewodniku. Elementy te obejmują: 1) urządzenie tDCS, 2) jednorazowe elektrody z gąbką zatrzaskową, 3) roztwór soli fizjologicznej, 4) nakrycie głowy o stałej pozycji (poniższe zawiera niezbędne połączeniowe) oraz 5) strzykawkę do aplikacji soli fizjologicznej, jeśli to konieczne. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Czas konfiguracji i wyniki wydajności dla nowicjuszy i ekspertów stosujących zarówno nowoczesną, jak i tradycyjną metodę tDCS. Eksperci i początkujący operatorzy przeprowadzili pięciokrotną konfigurację montażu M1-SO, korzystając z tradycyjnej metody konfiguracji tDCS i nowoczesnej metody konfiguracji. Tradycyjna metoda konfiguracji polega na wykonaniu pomiarów dla pozycji M1-S0 za pomocą systemu 10-20 EEG, a następnie umieszczeniu elektrod w miejscu docelowym. W przypadku tradycyjnej i nowoczesnej metody tDCS zarówno eksperci, jak i nowicjusze zapoznali się z instrukcjami przygotowania, a także dodatkowymi instrukcjami przed pierwszymi próbami konfiguracji. Nowoczesna metoda konfiguracji tDCS skraca czas konfiguracji i poprawia wydajność zarówno dla ekspertów, jak i początkujących, ponieważ eliminuje czasochłonny etap 10-20 pomiarów EEG dla montażu M1-S0. W przypadku korzystania z nowoczesnej metody tDCS (Panel B₂ i D₂) średni czas konfiguracji potrzebny ekspertom i nowicjuszom wynosił odpowiednio 1,23 minuty (± 0,37) i 2,53 minuty (± 0,48). W przypadku korzystania z tradycyjnej metody tDCS (Panel B₁ i D₁) średni czas konfiguracji potrzebny ekspertom i nowicjuszom wynosił odpowiednio 7,93 minuty (± 2,30) i 10,47 minuty (± 3,36). Po każdej próbie konfiguracji elektrod wydajność mierzono w skali 1-3, przy czym 3 punkty zostały ocenione jako konfiguracja bezbłędna, a 1 jako zła konfiguracja. Wydajność była wyższa w przypadku nowoczesnej metody tDCS zarówno dla ekspertów, jak i nowicjuszy. W przypadku tradycyjnej metody tDCS średnie wyniki ekspertów i nowicjuszy wyniosły odpowiednio 2,75 (± 0,25) i 1,5 (± 0,25) (Panel A₁ i C₁). W przypadku nowoczesnej metody tDCS średnia wydajność ekspertów i nowicjuszy wyniosła odpowiednio 3 (± 0) i 2,75 (± 0,3) (Panel A₂ i C₂). Słupki błędów pokazują odchylenie standardowe. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

	Metoda klasyczna	Zaktualizowana metoda	Korzyści ze zaktualizowanej metody
Pomiar położenia elektrody	Wiele taśm mierniczych podczas każdej sesji.	Pojedyncza taśma miernicza tylko podczas pierwszej sesji.	Skrócenie czasu i zwiększenie niezawodności pozycjonowania elektrod.
Przygotowanie elektrody	Wiele kroków, w tym montaż i nasycenie.	Bez przygotowania (wstępnie nasycony). Zawiera złącze zatrzaskowe.	Skrócenie czasu i zwiększenie niezawodności przygotowania elektrod.
Nakrycia głowy	Gumki recepturki z wieloma połączeniami.	Pojedyncze nakrycie głowy ze stałymi pozycjami łączników zatrzaskowych.	Skrócenie czasu i zwiększenie niezawodności pozycjonowania elektrod.

Tabela 1: Podsumowanie porównania klasycznej metody tDCS i nowoczesnej metody tDCS. Jeśli chodzi o położenie elektrod, przygotowanie elektrod i użycie nakryć głowy, nowoczesne techniki tDCS oferują postępy w skracaniu czasu i zwiększaniu niezawodności.

Dyskusja

Od 2000 r. nastąpił wykładniczy wzrost wskaźnika (liczby opublikowanych badań) i zakresu (zakresu zastosowań i wskazań) dla tDCS ^5,11,33. Przedstawione tutaj nowoczesne protokoły tDCS potencjalnie dodatkowo wspierają ich przyjęcie w badaniach na ludziach, zwłaszcza o rosnącym rozmiarze i ośrodkach (np. badania kluczowe), a ostatecznie w leczeniu⁹, ponieważ te nowoczesne techniki tDCS są proste i normalizują krytyczne etapy konfiguracji. Ponieważ przygotowanie i położenie elektrod determinują dawkę^{tDCS 12}, metody zapewniające powtarzalną konfigurację stanowią podstawę powtarzalnych prób. Oczekuje się, że opisana tutaj nowoczesna technika będzie korzystna we wszystkich kryteriach włączenia, ale może przynieść szczególne korzyści w grupach, w których konwencjonalne techniki okazują się trudne w wyniku warunków skóry głowy/włosów, zachowania lub w warunkach o wysokiej intensywności (badania wieloośrodkowe) i odległych^34,35. Nowoczesna technika, zapewniając pewniejsze mocowanie elektrod (np. w porównaniu z elastycznymi paskami ad hoc w technice konwencjonalnej), wzmocniłaby połączenie z uzupełniającymi terapiami behawioralnymi, takimi jak terapia lustrzana 36,37,38, obrazy wizualne i rzeczywistość wirtualna 39,40,41 lub fizjoterapia 34,42,43,^{Rozdział 44,45}.

tDCS jest uważany za bezpieczną i wygodną formę nieinwazyjnej stymulacji mózgu ^5,11. Niemniej jednak nadal ważne jest, aby upewnić się, że stymulacja jest przeprowadzana zgodnie z najlepszymi praktykami¹⁴. Wszyscy operatorzy tDCS są przeszkoleni i certyfikowani. Tworzony jest szczegółowy protokół specyficzny dla badania, w którym opisano wszelkie niezbędne dodatkowe materiały, zastosowany montaż elektrod, wszelkie zadania, jeśli ma to zastosowanie, ważne procedury bezpieczeństwa, których należy przestrzegać przed, w trakcie i po stymulacji, a także kryteria włączenia i wykluczenia specyficzne dla badania. Niektóre kryteria wykluczenia mogą obejmować między innymi metalowe tatuaże na głowie i/lub szyi, metalowe implanty na głowie i/lub szyi – ale nie są one bezwzględne (np. tES u osób z padaczką, implantami i ostrymi wadami czaszki)⁴. Wiele aspektów protokołów badania tDCS, takich jak niektóre materiały, rozmieszczenie elektrod, czas trwania i inne procedury, jest specyficznych dla projektu badania. Modyfikując protokół w celu dopasowania go do potrzeb specyficznych dla badania, należy upewnić się, że modyfikacje te są akceptowalne zarówno dla uczestnika, jak i badacza ^5,11.

Nowoczesna metoda tDCS została opisana w tym poradniku. Ta współczesna technika aplikacji tDCS jest znacznie prostsza niż metoda konwencjonalna, a więc jest zarówno szybsza, jak i mniej podatna na błędy.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Przezczaszkowa stymulacja elektryczna 1x1	Soterix Medical Inc.	2001tE	Ustawienie tDCS zostało użyte w urządzeniu tES
Dlpfc-1 nakrycie głowy z	Soterix Medical Inc.	SNAPstrap 1300-ESOLE-S-M	Dlpfc-1 (rozmiar: dorosły - średni)
Nakrycie głowy M1-SO z	Soterix Medical Inc.	SNAPstrap 1300-ESM-S-M	M1-SO (rozmiar: dorosły - średni)
Roztwór soli	fizjologicznej Soterix Medical Inc.
Elektrody gąbczaste zatrzaskowe 5x5 cm	Soterix Medical Inc.	SNAPpad 1300-5x5S
Strzykawka	Soterix Medical Inc.	1300SR_5	Strzykawka do aplikacji soli fizjologicznej