Artigo de método

Capacete impresso em 3D personalizado para estimulação elétrica transcraniana com vários eletrodos

DOI:

10.3791/68815

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9 de setembro de 2025

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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

Neste artigo

Resumo

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

Nosso arnês patenteado e personalizado impresso em 3D fornece entrega rápida e confiável de estimulação elétrica transcraniana multieletrodo (ME-tES) no consultório e entregue remotamente.

Resumo

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

Apresentamos uma visão geral de uma abordagem nova e patenteada para a criação de arnês personalizado impresso em 3D que permite estimulação elétrica transcraniana com vários eletrodos, mesmo em casa. Uma ressonância magnética estrutural (MRI) é usada para otimizar uma montagem que visa as principais áreas/redes do cérebro e, em seguida, é carregada em um servidor seguro para projetar um capacete personalizado que é impresso em 3D. O arnês permite a colocação rápida de vários eletrodos (<1 min por eletrodo) com precisão comparável às medições manuais de 10 a 10. Realizamos mais de 1.400 sessões em 63 idosos com lesão ou doença neurológica. Descrevemos um programa de treinamento eficiente para parceiros de estudo (por exemplo, cônjuges) que permitiu uma taxa de sucesso de 100% e mais de 900 sessões administradas remotamente. Os parceiros e participantes do estudo relataram altos níveis de confiança e satisfação com a experiência. Como as localizações dos eletrodos são baseadas em modelagem computacional personalizada, o arnês é ideal para técnicas que exigem precisão (por exemplo, estimulação de interferência temporal, ultrassom focalizado transcraniano, estimulação magnética transcraniana).

Introdução

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A estimulação elétrica transcraniana (TSE) tem um potencial significativo para o tratamento de déficits cognitivos, emocionais e motores decorrentes de lesões e doenças neurológicas, especialmente considerando os perfis favoráveis de tolerabilidade e segurança 1,2,3,4. Especificamente, uma revisão de segurança seminal encontrou apenas o perfil de efeitos colaterais bem estabelecido (por exemplo, formigamento, coceira, sensação de queimação), mas nenhuma evidência de eventos adversos inesperados em 33.000 sessões, independentemente da população2. Da mesma forma, relatamos recentemente uma ausência de eventos de segurança e perfis de efeitos colaterais virtualmente idênticos para estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) ativa e simulada em 3.046 sessões com 292 idosos em todo o espectro da demência3. Essa forte segurança e tolerabilidade levaram à entrega remota de tES usando montagens convencionais de eletrodo duploamplamente disponíveis 5,6, graças em parte aos materiais (por exemplo, tiras de cabeça pré-medidas, esponjas pré-umedecidas) que facilitam a colocação rápida e confiável do eletrodo. A combinação desses fatores facilitou as clínicas de ETs supervisionadas remotamente que tratam uma variedade de condições neurológicas e psiquiátricas7, mas que dependem principalmente da abordagem tradicional baseada em absorventes grandes (por exemplo, 25 cm2-35 cm2).

Muito menos estudos investigaram o uso de tES remotas de alta definição/multieletrodos (ME) 8,9, apesar das evidências de que ela pode fornecer mais estimulação focal 10,11,12, ser personalizada 13 e ter efeitos maiores e mais duradouros14 do que a estimulação tradicional baseada em absorventes. A relativa escassez de trabalho nesta área provavelmente reflete as maiores necessidades de ME-tES, dados os materiais distintos (por exemplo, vários eletrodos pequenos, uso de gel em vez de esponjas embebidas em solução salina), potencial para maior complexidade de montagem e a necessidade associada de colocação de eletrodos mais precisa. Aqui, apresentamos um arnês patenteado, personalizado e impresso em 3D que supera muitos desses desafios e permite a configuração e entrega rápidas e confiáveis do ME-tES. Essa abordagem supera as limitações potenciais das opções existentes, como bonés de neoprene, que podem ser facilmente mal posicionados, podem ser mal ajustados e ter pouca flexibilidade ao mover o cabelo para garantir o contato ideal do eletrodo. Também fornecemos evidências que apóiam o uso do arnês para estimulação remota por corrente contínua transcraniana (ME-tDCS) em adultos mais velhos em todo o espectro da demência. Em conjunto, nossos resultados apóiam fortemente os benefícios do arnês personalizado e são promissores para outras formas de neuromodulação, bem como métodos que avaliam a neurofisiologia.

Protocolo

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As seções abaixo referem-se a) membros da equipe de estudo, que são funcionários de pesquisa treinados, normalmente com diplomas de bacharelado, que são supervisionados por um psicólogo clínico licenciado que é certificado em neuropsicologia clínica, e b) parceiros de estudo, que normalmente são cônjuges ou filhos adultos dos participantes, nenhum dos quais teve qualquer experiência anterior com tES. Atualmente, não há critérios claramente definidos para aqueles que supervisionam o tES, embora ter um diploma avançado (por exemplo, Ph.D., M.D.) e ser adequadamente treinado em metodologia e bem informado sobre segurança e tolerabilidade sejam requisitos razoáveis e consistentes com aqueles que conduzem pesquisas nesta área.

Em todas as sessões (no escritório e remotamente), os membros da equipe do estudo administraram um questionário de tolerabilidade padrão15 no final de cada sessão. Os membros da equipe do estudo também monitoraram todas as sessões em busca de problemas de segurança e iniciaram cada sessão perguntando sobre quaisquer alterações na saúde ou medicamentos desde a última sessão.

1. Criação do arnês (Figura 1)

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Figura 1: Processo para criar arnês personalizado e fornecer estimulação elétrica transcraniana com vários eletrodos em casa. Abreviaturas: ME-tES = estimulação elétrica transcraniana com múltiplos eletrodos; RM = ressonância magnética. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Obtenção de medições de cabeça:
    NOTA: O arnês personalizado atualmente requer uma ressonância magnética estrutural (MRI), pois fornece medições 3D altamente precisas da cabeça de cada pessoa.
    1. Adquira varredura estrutural (ou seja, T1) usando parâmetros que se alinham com vários estudos de pesquisa em nível nacional (por exemplo, SCAN, ADNI). Colete imagem anatômica ponderada em T1 de alta resolução em toda a cabeça usando aquisição de recuperação de gradiente estragado (SPGR) em imagens de estado estacionário (TR/TE = 6,95/2,92 ms, ângulo de inversão = 8°, campo de visão = 256 × 256 mm2, tamanho da matriz = 256 x 256; espessura do corte = 1 mm; 208 cortes sagitais; tamanho do voxel = 1 x 1 x 1 mm3).
      1. Se não houver acesso a essas ressonâncias magnéticas de alta resolução e exames de ressonância magnética com outras resoluções (às vezes mais baixas) estiverem amplamente disponíveis, use exames de ressonância magnética T1 de grau clínico com uma variedade de tamanhos de voxels (por exemplo, 0.98 mm3; 0.94 × 0.94 × 3.00 mm3). Use uma sequência clínica FLAIR quando o T1 for de qualidade insuficiente.
      2. Em casos de má segmentação de tecidos e . STL, use o software de rede neural convolucional (por exemplo, SynthSR) ou software comparável para transformar as varreduras em um MP-RAGE T1 isotrópico sintético de 1 mm com correção de viés16,17. Tente esta etapa quando a espessura da fatia do T1 clínico exceder os parâmetros necessários para criar um arnês preciso.
        NOTA: Abordagens alternativas para adquirir as medições de cabeça 3D necessárias (por exemplo, digitalização de cabeça 3D) estão sendo desenvolvidas e serão implementadas assim que disponíveis.
  2. Execute modelagem computacional baseada em ressonância magnética (opcional):
    1. Use software de modelagem computacional (por exemplo, ROAST18) para desenvolver um modelo computacional personalizado do fluxo de corrente elétrica usando a varredura de ressonância magnética T1. Certifique-se de que os locais dos eletrodos estejam de acordo com o sistema padrão 10-10 ou 10-5.
  3. Desenvolvimento de arnês
    1. Carregue a ressonância magnética T1 do participante em um servidor seguro para segmentação do couro cabeludo e criação definitiva do arnês.
    2. Especifique o número e a localização dos porta-eletrodos usando o sistema padrão 10-10 (ou 10-5) para garantir que o arnês corresponda à modelagem de "verdade fundamental". Aguarde até que o software a) coloque automaticamente as barras transversais conectando os suportes dos eletrodos para formar uma concha rígida que permita ao usuário reposicionar o cabelo ao redor das barras de suporte e b) identifique pontos de referência anatômicos (por exemplo, násio, íon, auricular) para colocar "abas de orientação" que se sobrepõem a essas regiões e permitem que o usuário coloque rapidamente o arnês.
      NOTA: A maioria das varreduras não exigiu correção manual. A deformação dos tecidos moles pode ser observada ao redor das orelhas, rosto e pescoço, que estão abaixo do casco do arnês, e pequenas discrepâncias (vários milímetros) podem ser explicadas com os espaçadores e a flexibilidade sutil da própria armação de náilon. Em alguns casos excepcionais (por exemplo, posições desalinhadas do sujeito ou ressonância magnética anisotrópica ruidosa de baixa resolução), a correção pode ser aplicada na forma de uma matriz de rotação estimada manualmente e/ou do upscaler de super resolução.
  4. Impressão 3D:
    1. Carregue o arquivo de modelo 3D (por exemplo, ". STL") para uma impressora 3D apropriada (por exemplo, uma impressora de sinterização seletiva a laser (SLS) com nylon de grau médico
    2. Depois de impresso, certifique-se de que as bordas ásperas sejam suavizadas usando uma lixa quando necessário.
  5. Colocação do arnês:
    1. Coloque as guias de orientação em locais apropriados na cabeça.
    2. Prenda o arnês usando tiras de velcro sob o queixo para o arnês bilateral ou ao redor da cabeça para o arnês unilateral.
    3. Aplique espaçadores macios conforme necessário para compensar pequenos espaços entre os porta-eletrodos e o couro cabeludo. Verifique se todos os outros suportes de eletrodo permanecem em contato com o couro cabeludo após adicionar espaçadores.
    4. Encha os suportes dos eletrodos com gel condutor.
    5. Coloque o eletrodo no suporte, garantindo o contato com o gel. Aplique a tampa para prender o eletrodo.

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Figura 2: Personalização do arnês ME-tES. (A) Exemplos adicionais de capacetes ME-tES personalizados que mostram a flexibilidade da abordagem. (B) Cinco tamanhos de espaçadores flexíveis são usados conforme necessário para garantir o contato nivelado com o couro cabeludo. (C) Exemplo de espaçador colocado na extremidade do porta-eletrodo. Abreviatura: ME-tES = estimulação elétrica transcraniana com múltiplos eletrodos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Validação do arnês

NOTA: Dados variados dos primeiros 63 participantes que completaram o ME-tDCS usando o arnês são relatados. Nem todos os dados estavam disponíveis para todos os participantes devido a mudanças de protocolo ou fatores pragmáticos (por exemplo, omissão ou falta de tempo para adquirir questionários opcionais). Todos os participantes completaram o número agendado de sessões. Todos esses participantes foram diagnosticados com lesões neurológicas ou doenças que incluíam demência do tipo Alzheimer (n = 22), comprometimento cognitivo leve amnéstico (n = 13), afasia progressiva primária (n = 12), atrofia cortical posterior (n = 11), demência frontotemporal variante comportamental (n = 2), lesão cerebral anóxica (n = 2) e demência com corpos de Lewy (n = 1). A média de idade foi de 68,9 anos e 50,8% eram do sexo feminino.

  1. Validando a precisão da medição do arnês:
    1. Meça e marque manualmente a localização de cada eletrodo na cabeça do participante.
    2. Coloque o arnês como na etapa 1.5. Marque a localização de cada suporte de eletrodo. Remova o arnês.
    3. Meça a diferença entre o local medido manualmente e o local do arnês (em mm).

3. Treinamento para ME-tES remoto

NOTA: O seguinte programa de treinamento rigoroso para parceiros de estudo e dados de eficácia associados são mostrados abaixo. O treinamento inicialmente exigia 5 dias, mas foi modificado para adotar uma abordagem de domínio de habilidades, dada a alta taxa de sucesso nos primeiros participantes. Preencha questionários de tolerabilidade padrão após cada sessão15.

  1. Dia 1: Peça a um membro experiente da equipe de estudo que explique os componentes do arnês (por exemplo, abas de orientação; porta-eletrodos) e demonstre o posicionamento adequado ao parceiro de estudo.
    1. Peça ao membro da equipe que certifique-se de que cada suporte de eletrodo esteja nivelado com o couro cabeludo para que não haja lacunas que permitam o vazamento do gel. Se houver lacunas, peça ao membro da equipe que aplique os espaçadores flexíveis na parte inferior do porta-eletrodo (Figura 2C) e verifique novamente todos os outros porta-eletrodos, colocando espaçadores adicionais conforme necessário.
    2. Peça ao membro da equipe que demonstre as melhores práticas, como mover o cabelo de baixo dos suportes dos eletrodos, encher adequadamente o suporte com gel (ou seja, evitar/remover bolhas de ar), colocar os eletrodos e aplicar a tampa do suporte correspondente.
    3. Peça ao membro da equipe que demonstre como operar o dispositivo ME-tES, verifique a carga da bateria e avalie a impedância do eletrodo. Forneça exemplos de possíveis problemas e solução de problemas.
    4. Realize a sessão conforme apropriado para o estudo.
    5. Peça ao membro da equipe que demonstre os métodos adequados de rotação, remoção, lavagem e secagem (para cuidados com o eletrodo, consulte19).
      NOTA: Os dados de confiança são apresentados por um subconjunto de parceiros do estudo (n = 33) e participantes (n = 34) sobre sua capacidade de configurar e realizar estimulação usando uma escala Likert ancorada depois de observarem o membro da equipe do estudo realizar esta primeira sessão (Tabela 1).
  2. Dia 2: Faça com que o parceiro do estudo realize todos os procedimentos supervisionado por um membro da equipe do estudo.
    1. Peça ao parceiro de estudo que marque o násio e os dois pontos auriculares para garantir que as abas de orientação do arnês estejam colocadas corretamente na cabeça do participante.
    2. Peça ao membro da equipe de estudo que marque a localização de cada porta-eletrodo e remova o arnês.
    3. Peça ao membro da equipe do estudo que substitua o arnês e marque a localização de cada porta-eletrodo para avaliar a precisão do parceiro do estudo em relação ao membro da equipe (Figura 3B). Observe as diferenças e forneça feedback corretivo conforme necessário.
    4. Peça ao parceiro do estudo que execute toda a configuração (ou seja, garantir o ajuste nivelado com o couro cabeludo, encher o suporte com gel, colocar o eletrodo), ativar o dispositivo, avaliar as impedâncias e, finalmente, limpar o equipamento; tudo sob supervisão do membro da equipe.
  3. Dias 3-5: Use uma lista de verificação padronizada para que o membro da equipe do estudo monitore o parceiro do estudo durante cada etapa do processo de configuração. Forneça feedback corretivo e dicas conforme necessário até que o parceiro de estudo demonstre domínio de todo o processo de configuração e limpeza.
    NOTA: No último dia, os dados de precisão foram novamente adquiridos para determinar a precisão da colocação do arnês para o parceiro do estudo versus o membro da equipe do estudo (Figura 3B).
    1. Forneça um estojo de transporte com todos os suprimentos necessários (por exemplo, arnês, gel, seringas, eletrodos), manual de cuidados e manutenção adequados e um segundo estojo com o dispositivo ME-tES para o parceiro de estudo no final da sessão.
      NOTA: Os parceiros do estudo (n = 31) e os participantes (n = 30) forneceram classificações de confiança no final da sessão final de treinamento (Tabela 1).
  4. ME-tES remoto (em casa):
    1. Para cada sessão agendada, peça ao parceiro de estudo que faça login em uma videochamada segura com um membro da equipe de estudo e, em seguida, execute todas as atividades de configuração.
    2. Peça ao parceiro de estudo que relate as impedâncias. Uma vez aceitável, peça ao membro da equipe do estudo que forneça um código para o parceiro do estudo inserir na unidade ME-tDCS.
      NOTA: Muitas unidades ME-tDCS exigirão um código de uso único para iniciar a estimulação, o que evita sessões de estimulação não programadas e otimiza a segurança do participante.
    3. Peça ao membro da equipe do estudo que execute as atividades necessárias da sessão por meio de videochamada, incluindo relatórios de segurança e tolerabilidade (por exemplo, efeitos colaterais).
    4. Quando a sessão estiver concluída, peça ao parceiro de estudo que siga a lista de verificação de cuidados e manutenção e carregue as baterias do estimulador.
      NOTA: Os parceiros do estudo (n = 24) e os participantes (n = 24) forneceram classificações de confiança após o número prescrito de sessões remotas.

Resultados

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Parâmetros de estimulação e total de sessões:
Criamos com sucesso 100% das tentativas de arnês (63/63), demonstrando um pipeline confiável e eficiente para arnês personalizado. Cada arnês incluía entre 5 e 22 eletrodos, dependendo do participante e do estudo (notamos que menos ou mais localizações de eletrodos também são possíveis). Fornecemos amplitudes por canal de 4 mA ou menos e corrente total baseada no couro cabeludo em todos os eletrodos de menos de 16 mA. No total, foram realizadas 1.449 sessões com o uso do aparelho extrabucal.

Resultados da validação:
Houve uma diferença média de 8,6 mm entre os locais dos eletrodos do arnês com a medição manual dos mesmos locais nos primeiros 54 arnês (Figura 3A). Essa diferença (ou seja, <1 cm) está bem dentro da margem de erro esperada decorrente da medição manual, pois 1) a medição manual é inerentemente variável, especialmente ao longo dos dias e quando realizada por diferentes membros da equipe do estudo, 2) habilidades/experiência de medição podem variar entre os membros da equipe do estudo, 3) Diferenças individuais no tamanho/forma da cabeça e cabelo criam erro de medição, 4) Montagens complexas interagem com # 1-3 para criar variabilidade e exigir tempos de configuração extensos. Na verdade, esse processo nos levou a identificar e corrigir desvios no processo de medição da equipe de estudo (ou seja, o arnês forneceu uma verdade objetiva). A natureza de corpo rígido do arnês (embora o material tenha sido otimizado para equilibrar conforto, flexibilidade e rigidez) e as abas de orientação (por exemplo, násio) eliminam essencialmente o erro na localização do eletrodo e, como observado acima, os locais são baseados no mesmo processo que o software de modelagem computacional. A colocação do arnês requer <1 min; O tempo total de configuração com 20 eletrodos é de ~10 min (incluindo enchimento dos suportes, colocação do eletrodo, medição de impedâncias); uma redução substancial em comparação com a medição manual (normalmente ~45 min, dependendo da localização dos eletrodos).

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Figura 3: Treinamento para o arnês ME-tES. (A) Diferença média entre a medida manual e o arnês (em mm). NOTA: Identificamos várias imprecisões associadas à medição manual durante o processo de comparação que levaram a modificações no procedimento (por exemplo, colocação da fita métrica, pontos auriculares). (B) Diferença média entre o arnês colocado pelo parceiro de estudo e o membro treinado da equipe de estudo no primeiro e no último dia de treinamento. Os círculos pretos representam a média geral do grupo; círculos cinzas representam participantes individuais. Abreviatura: ME-tES = estimulação elétrica transcraniana com múltiplos eletrodos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Resultados do treinamento:
Os parceiros do estudo colocaram com precisão o arnês na primeira tentativa, como evidenciado por uma diferença média de apenas 3 mm em relação ao local onde nossa equipe de estudo o colocou. Essa diferença foi de 1,74 mm no último dia de treinamento (Figura 3B). É importante ressaltar que 100% dos informantes concluíram com sucesso o treinamento dentro dos 5 dias disponíveis.

Os parceiros de estudo treinados realizaram 929 sessões na casa do participante (intervalo: 5-61 sessões/participante). Não houve problemas de segurança. A tolerabilidade foi avaliada usando os questionários padrão, mas não é relatada aqui devido aos nossos achados anteriores de experiências sensoriais comparáveis entre ME-tDCS ativo e simulado 3,15. A Tabela 1 mostra que os participantes e parceiros do estudo relataram altos níveis de confiança após a primeira sessão, que aumentaram ainda mais para níveis próximos ao teto na sessão final de treinamento. Além disso, os participantes e parceiros do estudo relataram níveis próximos ao teto de satisfação com a experiência remota de ME-tDCS após a sessão final.

Tabela 1: Experiências do parceiro de estudo e participante usando o arnês e realizando e recebendo ME-tDCS remoto. Medidas adquiridas após a primeira sessão, sessão final de treinamento (~5ª) e sessão final de ME-tDCS. Abreviatura: ME-tDCS = estimulação multi-eletrodo-transcraniana por corrente contínua. Clique aqui para baixar esta tabela.

Discussão

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Nosso arnês personalizado fornece um método fácil de usar para entrega remota de ME-tES, mesmo em idosos com lesões e doenças neurológicas. Nossos dados demonstram que os posicionamentos automatizados dos eletrodos para o arnês foram comparáveis às medições manuais. É importante ressaltar que a colocação compartilhada do eletrodo baseado em ressonância magnética significa que o tES foi entregue usando os espelhos do arnês mostrados por meio de modelos computacionais. As abas de orientação personalizadas garantem o posicionamento adequado e o design da barra transversal permite que o(s) usuário(s) acesse(m) os locais dos eletrodos e mitiguem possíveis confusão, especialmente no que diz respeito à movimentação do cabelo para garantir acesso claro ao couro cabeludo. Esses benefícios são vantagens notáveis em relação às abordagens existentes (por exemplo, bonés de neoprene; rede de cabeça medida à mão) que são potencialmente mais lentas, menos precisas e propensas a mau contato devido ao cabelo, especialmente em ambientes remotos (por exemplo, em casa).

Nosso programa de treinamento remoto foi extremamente eficaz no treinamento de parceiros de estudo para administrar ME-tDCS, pois todos aqueles que manifestaram interesse foram capazes de atender aos critérios de desempenho. Especificamente, os parceiros do estudo colocaram com precisão o arnês após uma única observação (diferença de 3 mm; diferença de 1,74 mm após várias sessões) e aprenderam rapidamente a realizar todas as atividades de configuração e limpeza. Os parceiros e participantes do estudo relataram confiança muito alta, mesmo após um único dia de treinamento, e relataram níveis próximos ao teto de confiança no último dia de treinamento. Tanto os parceiros do estudo quanto os participantes ficaram muito satisfeitos com a experiência geral e expressaram interesse em estudos adicionais de tES (Tabela 1). Assim, nosso arnês preenche uma lacuna translacional crítica, disponibilizando o ME-tES fora do ambiente de escritório. Observe que essas conclusões são baseadas nas etapas mencionadas acima, que são essenciais para os usuários seguirem. No entanto, as equipes de estudo podem precisar adaptar a abordagem de treinamento para outras populações.

Estamos trabalhando ativamente para superar várias limitações potenciais. Por exemplo, os requisitos atuais de ressonância magnética (por exemplo, 1 mme 3 voxels) podem não estar disponíveis para todos os participantes. Felizmente, nossos métodos parecem robustos, dado o sucesso inicial usando exames de ressonância magnética de qualidade clínica (T1 e FLAIR) para desenvolver o arnês. Esse desafio pode ser ainda mais mitigado à medida que refinamos os métodos de escaneamento de cabeça 3D que podem tornar desnecessários os exames de ressonância magnética. Também criamos um capacete "genérico" (por exemplo, 56 cm de circunferência) que poderia fornecer outra opção em relação à medição manual ou bonés de neoprene. Como é o caso dessas abordagens existentes, os penteados podem impedir o posicionamento preciso do arnês e, nesses casos, as equipes precisarão trabalhar com os participantes para alterar os penteados ou alterar sua montagem. Como acontece com todos os dispositivos e intervenções, o custo pode ser uma consideração importante, e incentivamos os usuários em potencial a considerar suas necessidades em relação aos pontos fortes e limitações de todas as abordagens disponíveis.

A natureza personalizada e a flexibilidade do arnês significam que os suportes de eletrodos podem ser facilmente modificados de várias maneiras. Por exemplo, já temos modelos para suportar pads tES tradicionais. Da mesma forma, várias técnicas emergentes de neuromodulação integram modelagem computacional personalizada para atingir regiões cerebrais específicas. Nosso posicionamento compartilhado do eletrodo com essas abordagens de modelagem significa que nosso arnês é ideal para suportar técnicas baseadas em precisão, como estimulação de interferência temporal e ultrassom focalizado transcraniano, bem como estimulação magnética transcraniana personalizada. Finalmente, também desenvolvemos modificações que permitem eletroencefalograma e espectroscopia funcional de infravermelho próximo isoladamente, bem como com neuromodulação concomitante. Em suma, nosso arnês fornece uma plataforma altamente flexível que aumenta o acesso e a sustentabilidade, minimizando a sobrecarga dos participantes e da equipe de estudo.

Divulgações

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O arnês está atualmente patenteado sob o Dispositivo de Arnês de Reabilitação Neuropsicológica e Neurológica. Pedido dos EUA nº: 17 / 188.437 Inventor, Patente nº 11865328, e inclui modificações para as outras abordagens de neuromodulação e neurofisiologia mencionadas acima. O produto é licenciado para a Soterix Medical Inc. e o autor principal (BMH), a Universidade de Michigan e o Departamento de Assuntos de Veteranos podem receber royalties das vendas. ARG, KM, JM e AD são funcionários da Soterix Medical Inc. Nenhuma IA foi usada em nenhuma parte deste trabalho. Os conflitos potenciais foram mitigados garantindo que todos os dados fossem coletados por membros da equipe do estudo que não estavam relacionados à patente, licença ou Soterix Medical Inc. Nenhum membro da Soterix Medical, Inc. teve qualquer papel no planejamento do estudo ou aquisição de dados, nem teve acesso a dados brutos.

Agradecimentos

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O conteúdo deste manuscrito não representa as opiniões do Departamento de Assuntos de Veteranos ou do Governo dos Estados Unidos. O apoio financeiro do Instituto Nacional do Envelhecimento via R35AG072262 e R01AG058724 [ambos para o BMH] também é reconhecido.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Gel de eletrodosSignagelN/A
Cobertura de cabeçaSoterix Medical Inc. https://soterixmedical.com/research/remote
CONTROLE REMOTO MxN 10Soterix Medical Inc. https://soterixmedical.com/research/remote

Referências

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  1. Antal, A., et al. Low intensity transcranial electric stimulation: Safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. Clin Neurophysiol. 128 (9), 1774-1809 (2017).
  2. Bikson, M., et al. Safety of transcranial direct current stimulation: Evidence based update 2016. Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).
  3. El Jamal, C., et al. Tolerability and blinding of high-definition transcranial direct current stimulation among older adults at intensities of up to 4 mA per electrode. Brain Stimulation. 16 (5), 1328-1335 (2023).
  4. Lefaucheur, J. P., et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clin Neurophysiol. 128 (1), 56-92 (2017).
  5. Charvet, L. E., et al. Remotely-supervised transcranial direct current stimulation (tDCS) for clinical trials: Guidelines for technology and protocols. Front Syst Neurosci. 9, 26(2015).
  6. Charvet, L. E., Shaw, M. T., Bikson, M., Woods, A. J., Knotkova, H. Supervised transcranial direct current stimulation (tDCS) at home: A guide for clinical research and practice. Brain Stimul. 13 (3), 686-693 (2020).
  7. Pilloni, G., et al. Tolerability and feasibility of at-home remotely supervised transcranial direct current stimulation (RS-tDCS): Single-center evidence from 6,779 sessions. Brain Stimul. 15 (3), 707-716 (2022).
  8. Brechet, L., et al. Patient-tailored, home-based non-invasive brain stimulation for memory deficits in dementia due to Alzheimer's disease. Front Neurol. 12, 598135(2021).
  9. Van De Winckel, A., et al. Home-based transcranial direct current stimulation plus tracking training therapy in people with stroke: An open-label feasibility study. J Neuroeng Rehabil. 15 (1), 83(2018).
  10. Sharma, G., Chowdhury, S. R. 2019 IEEE Conference on computational intelligence in bioinformatics and computational biology (CIBCB). , 1-5 (2019).
  11. Borckardt, J. J., et al. A pilot study of the tolerability and effects of high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) on pain perception. J Pain. 13 (2), 112-120 (2012).
  12. Datta, A., et al. Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimul. 2 (4), 201-207 (2009).
  13. Rogers, G., Joodaki, M., Hopf, A., Santarnecchi, E., Guzman, R., Muller, B., Osmani, B. Increasing target engagement via customized electrode positioning for personalized transcranial electrical stimulation: A biophysical modeling study. NeuroImage. 311, 121206(2025).
  14. Kuo, H. -I., et al. Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4× 1 ring tDCS: A neurophysiological study. Brain stimul. 6 (4), 644-648 (2013).
  15. Reckow, J., et al. Tolerability and blinding of 4x1 high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) at two and three milliamps. Brain Stimul. 11 (5), 991-997 (2018).
  16. Iglesias, J. E., et al. Synthsr: A public ai tool to turn heterogeneous clinical brain scans into high-resolution T1-weighted images for 3D morphometry. Sci Adv. 9 (5), eadd3607(2023).
  17. Iglesias, J. E., et al. Joint super-resolution and synthesis of 1 mm isotropic MP-RAGE volumes from clinical MRI exams with scans of different orientation, resolution and contrast. Neuroimage. 237, 118206(2021).
  18. Huang, Y., Datta, A., Bikson, M., Parra, L. C. Realistic volumetric-approach to simulate transcranial electric stimulation-roast-a fully automated open-source pipeline. J Neural Eng. 16 (5), 056006(2019).
  19. Hampstead, B. M., Ehmann, M., Rahman-Filipiak, A. Reliable use of silver chloride HD-tDCS electrodes. Brain Stimul. 13 (4), 1005-1007 (2020).

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