Method Article

Estimulação Elétrica de Interferência Temporal Não Invasiva para Reabilitação da Medula Espinhal

DOI:

10.3791/68574

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October 31st, 2025

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1Key Laboratory of Biomedical Engineering of Ministry of Education, Qiushi Academy for Advanced Studies, Zhejiang University, 2Department of Biomedical Engineering, Zhejiang University, 3College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, 4Department of Computer Science and Technology, Zhejiang University, 5State Key Laboratory of Brain-Machine Intelligence, Zhejiang University, 6The MOE Frontier Science Center for Brain Science & Brain-machine Integration, Zhejiang University, 7Center of Excellence in Biomedical Research on Advanced Integrated-on-Chips Neurotechnologies (CenBRAIN Neurotech), School of Engineering, Westlake University, 8Center for Rehabilitation Medicine, Rehabilitation & Sports Medicine Research Institute of Zhejiang Province, Department of Rehabilitation Medicine, Zhejiang Provincial People's Hospital (Affiliated People's Hospital, Hangzhou Medical College), 9School of Rehabilitation, Hangzhou Medical College, 10Westlake Institute for Optoelectronics, Westlake University

In This Article

Summary

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Este estudo propõe um protocolo de estimulação TI para lesão medular que otimiza a colocação de eletrodos para regiões específicas e implementa com eficiência essa estratégia otimizada na aplicação clínica.

Abstract

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A lesão medular (LM) pode levar à perda permanente das funções motoras, sensoriais e autonômicas, apresentando um desafio clínico significativo para a reabilitação. Além das abordagens convencionais de reabilitação, a estimulação epidural da medula espinhal (eSCI) é frequentemente usada para melhorar a recuperação. No entanto, a natureza invasiva do eSCI limita a aceitação do paciente e a aplicação generalizada. Em comparação com a estimulação tradicional da medula espinhal, a estimulação da interferência temporal (TI) oferece uma abordagem não invasiva para estimular regiões profundas da medula espinhal, tornando-se uma técnica promissora para o tratamento da LME. Um fator crítico para alcançar uma estimulação TI eficaz para reabilitação de LME é a colocação precisa de dois pares de eletrodos na superfície da pele para gerar um envelope de alto campo elétrico dentro da área alvo da medula espinhal. Propomos um protocolo exclusivo que utiliza simulações de campo elétrico e otimização de parâmetros para determinar o posicionamento ideal do eletrodo para regiões SCI específicas. Além disso, este protocolo fornece uma descrição sistemática de como implementar com eficiência a estratégia otimizada de colocação de eletrodos na estimulação clínica de TI.

Introduction

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A lesão medular (LM) é um distúrbio debilitante do sistema nervoso central que pode resultar na perda permanente das funções motoras, sensoriais e autonômicas abaixo do nível da lesão 1,2. Consequentemente, o tratamento e a reabilitação de pacientes com LME tornaram-se um ponto focal tanto da pesquisa científica quanto da prática clínica. As abordagens tradicionais de tratamento, incluindo terapias farmacológicas e físicas, têm certas limitações na promoção da recuperação funcional 3,4,5,6.....

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Protocol

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Este estudo envolve seres humanos e foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinque. A aprovação ética foi obtida do Conselho de Revisão Institucional da Universidade de Zhejiang. O consentimento informado por escrito foi obtido de todos os participantes antes de sua inclusão, garantindo que eles fossem totalmente informados sobre o objetivo do estudo, procedimentos, riscos potenciais e seu direito de desistir a qualquer momento sem penalidade. Os reagentes e os equipamentos utilizados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.

Contra-indicações e considerações especi....

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Results

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Ao realizar simulações de TI sem erros, a intensidade média do campo elétrico na região alvo da medula espinhal estimulada pelo grupo atual de pares de eletrodos pode ser obtida. Tomando o Grupo 10 estimulando a área alvo C5 como exemplo (Figura 9), a "Média ponderada de volume" exibida na interface é de 0.50 V/m. Além disso, ao clicar em "Modulação máxima - Filtro de máscara - Visualizadores - Visualizador de superfície", uma visualização 3D da distribuiçã.......

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Discussion

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Etapas críticas

Configurando condições de simulação
Quando os eletrodos são colocados na superfície da pele do modelo humano, os eletrodos cilíndricos são parcialmente incorporados à pele para garantir que não haja espaço de ar entre os eletrodos e a pele. Caso contrário, a corrente não pode passar pelo ar e entrar no corpo humano. A distância do eletrodo até a origem (d1, d2) é medida ao longo da sup.......

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Disclosures

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Todos os autores declaram não haver conflitos de interesse relacionados a este artigo.

Acknowledgements

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Pesquisa apoiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (52407261), o Programa de P&D "Pioneiro" e "Ganso Líder" de Zhejiang (2025C01137), Plano Chave de Pesquisa e Desenvolvimento da Província de Zhejiang (2024C03040), Projeto de Fundo Especial de Pesquisa da Associação de Medicina de Reabilitação de Zhejiang (ZKKY2024008) e Sim4Life da ZMT, www.zmt.swiss.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Sistema de ressonância magnética ou tomografia computadorizada 3T  Siemens HealthineersMAGNETOM Skyra (RM) / SOMATOM X.cite (CT)
Fita adesiva3MDurapore 1538-1
Lenços com álcoolPDI HealthcareS41125
BateriaNeurodomeAcessório do NervioX-1000
Computador Dell TechnologiesPrecision 366016 GB de RAM, processador multi-core
Gel eletricamente condutorSoterix HD-1AGE-12
Adaptador de eletrodosNeurodomeAcessório do NervioX-1000
Software de simulação eletromagnéticaZMT Zurich MedTech AGSim4Life v8.0
Modelos de simulação humana  Fundação IT'ISPopulação Virtual 3.0Duke (Estática) 3.0, Ella (Estática) 3.0
Álcool isopropílicoMedline IndustriesMDS098003Z
Fita métricaFerramentas Stanley33-725
Papel ToalhaKimberly-ClarkKimwipes 34155
Seringa ou AplicadorBD305857
Estimulador TINeurodomeNervioX-1000Dispositivo de Estimulação por Interferência Temporal
Dois pares de eletrodos e cabos Ag/AgClShanhai Medical LtdSHTIS
Marcador LavávelCrayola58-7726

References

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  1. Hu, X., et al. Spinal cord injury: Molecular mechanisms and therapeutic interventions. Signal Transduct Target Ther. 8 (1), 245(2023).
  2. Lu, Y., et al. Global incidence and characteristics of spinal cord....

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Temporal Interference StimulationSpinal Cord RehabilitationSpinal Cord InjuryNoninvasive StimulationEpidural StimulationElectrode PlacementElectric Field SimulationParameter OptimizationMotor Function RecoveryDeep Spinal Stimulation
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