Использование транскраниальной стимуляции постоянным током под дистанционным наблюдением на дому при фантомной боли в конечностях

Summary

Целью данного исследования является описание протокола проведения дистанционно контролируемой транскраниальной стимуляции постоянным током (RS-tDCS) на дому с сохранением стандартных процедур клинической практики, включая безопасность, воспроизводимость и переносимость. Среди участников будут пациенты с фантомной болью в конечностях (ПЛП).

Abstract

Транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) — это неинвазивный метод стимуляции мозга, который использует низкоамплитудные постоянные токи для изменения возбудимости коры головного мозга. Предыдущие исследования установили безопасность и переносимость tDCS, а также ее способность смягчать симптомы. Тем не менее, эффект является кумулятивным, что затрудняет соблюдение режима лечения, поскольку требуется частое посещение клиники или амбулаторного центра. Кроме того, время, необходимое для транспортировки в центр, и связанные с этим расходы ограничивают доступность лечения для многих участников.

Следуя рекомендациям по внедрению транскраниальной стимуляции постоянным током с дистанционным наблюдением (RS-tDCS), мы предлагаем протокол, предназначенный для дистанционного контролируемого и домашнего участия, в котором используются специальные устройства и материалы, модифицированные для использования пациентами, с мониторингом в режиме реального времени исследователями через зашифрованную платформу видеоконференций. Мы разработали подробные учебные материалы и структурированные процедуры обучения, чтобы обеспечить самостоятельное или опосредованное администрирование под дистанционным контролем в режиме реального времени. Этот протокол имеет специальную конструкцию для того, чтобы иметь ряд контрольных точек во время обучения и проведения визита. Этот протокол в настоящее время используется в крупном прагматическом исследовании RS-tDCS при фантомной боли в конечностях (PLP). В этой статье мы обсудим операционные проблемы проведения сеанса RS-tDCS на дому и покажем методы повышения его эффективности с помощью контролируемых сеансов.

Introduction

Ощущение боли и дискомфорта, испытываемое при ампутированной конечности и называемое фантомной болью в конечности (PLP), является сложным состоянием, трудно поддающимся лечению, состоящим из рефрактерного характера, который способствует трудностям в достижении полного и длительного облегчения боли и лечения. Отсутствие эффективного лечения из-за его невропатической природы, возникающей в результате аномальной нервной активности или сигнализации, нейронной пластичности, психологических факторов, а также ограниченного понимания и исследований, влияет на сложность явления в проявлении боли и результатах лечения. Из всех доступных методов лечения недавние исследования с использованием транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS) показали положительные результаты при сочетании стимуляции первичной моторной коры (M1) с методами моторной репрезентации 1,2,3,4. Как опубликовали Kikkert et al. в 2019 году, долгосрочные эффекты комбинированной стимуляции привели к значительному, устойчивому уменьшению боли после вмешательства и последующему периоду в течение 3 месяцев, со значительными улучшениями и большими размерами эффекта у пациентов с ампутированными нижними конечностями.

Несмотря на многообещающие результаты, клиническая интерпретация этих результатов ограничена из-за географических ограничений и инвалидности, связанных с ампутациями, которые задерживают и влияют на доступ к адекватной реабилитации после ампутации⁵. Одно из решений заключается в развертывании этих мероприятий в отдаленных районах с использованием цифровых технологий и подходов телемедицины⁶. В недавнем международном консенсусе сообщалось о требованиях к успешному внедрению цифровой электростимуляции⁷, включая группу поддержки, доступную в любое время для управления чрезвычайными ситуациями, стратегии оптимизации затрат, внедрение страхового покрытия для дальнейшего развития на местах, специализированные группы или сторонние службы для разработки программного и аппаратного обеспечения для удаленного использования устройств. стратегии цифрового маркетинга для повышения публичности среди потенциальных пациентов, а также фронтенд-интерфейсы для улучшения пользовательского опыта.

Адекватное внедрение протоколов транскраниальной стимуляции постоянным током (RS-tDCS) под дистанционным наблюдением может ускорить клиническое применение этого безопасного и эффективного вмешательства⁴ и облегчить его сочетание с поведенческими методами, которые можно выполнять в домашних условиях (например, физиотерапия, осознанность). Недавние исследования показали осуществимость и эквивалентные результаты применения RS-tDCS по сравнению с предыдущими исследованиями tDCS на месте для того же состояния ^8,9. Тем не менее, в литературе по-прежнему мало практических подробностей и рекомендаций о том, как внедрить RS-tDCS для клинических испытаний при хронической боли. Существуют открытые вопросы о RS-tDCS, такие как необходимость онлайн-супервизии, выполняемой обученным специалистом по этой технике, по сравнению с самостоятельной терапией tDCS после получения надлежащего коучинга. Кроме того, остаются без ответа вопросы, касающиеся регистрации метаданных, соблюдения рекомендаций по лечению, использования технологий, таких как приложения, для отслеживания качества контактов и времени использования, предотвращения неправомерного использования устройств, связанных с незапланированными сеансами стимуляции, а также тем, связанных с «проблемами в Интернете» — защита личной информации, запись медицинских записей, правила совместного использования и защита паролем для доступа.

Таким образом, наша цель состоит в том, чтобы предоставить наглядное руководство по проведению сеанса RS-tDCS, а также описание логистики и проблем ее реализации для лечения фантомной боли в конечностях (PLP) в контексте прагматичного клинического исследования.

Protocol

Все процедуры проводились по утвержденным в учреждении протоколам с согласия пациента. На рисунке 1 приведено изображение комплекта для вмешательства и основных компонентов, а на рисунке 2 — структура сеанса RS-tDCS.

1. Процедуры, предшествующие вмешательству

1. Проведение предварительного отбора кандидатов в соответствии с критериями включения и исключения. Включить взрослых пациентов с ампутированными конечностями, которые регулярно испытывают фантомные боли один раз в неделю или чаще с уровнем интенсивности не менее 4 баллов по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) и не имеют противопоказаний к tDCS или нестабильных сопутствующих заболеваний.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Размер выборки был рассчитан в соответствии с расчетами на основе наших предварительных результатов предыдущего рандомизированного клинического исследования и нашего мета-анализа эффектов tDCS с учетом минимально клинически значимой разницы в размере эффекта 0,5 (80). Мы предположили, что ошибка рода I составляет 5%, а ошибка типа 2 — 20%, используя расчет различий по t-критерию, и расширили ее, чтобы учесть коэффициент отсева в 10%. Охват 145 предметов в группе, всего 290 человек.
2. Зарегистрируйте субъекта для участия в исследовании, заполнив регистрационную форму, включая форму информированного согласия, дату рождения, пол и вопросы об истории болезни и профиле пациента с ампутированными конечностями.
   1. Проведите скрининг во время визита с согласием.
   2. Назначьте дату для базового уровня и процесса рандомизации.
3. Базовый визит и обучение
   1. Предложите пациентам пройти через серию опросников, касающихся боли, сна, качества жизни, когнитивных способностей и психического здоровья.
   2. Рандомизируйте испытуемых (в соответствии с ожидаемым ожиданием лечения) в две группы: либо RS-tDCS M1 с соматосенсорным тестированием (вмешательство), либо обычный уход (контрольная группа).
   3. Предложите пациентам пройти обучение в соответствии с рандомизацией, чтобы они могли ознакомиться с предоставленными материалами и попрактиковаться в дистанционной процедуре под наблюдением в режиме реального времени.
      1. Проведите этот шаг лично, но удаленно, если этого требует расстояние и грамотность пациента. В этом случае выполните те же описанные процедуры, используя те же материалы, но объясните, как работать с устройствами во время конференции Zoom.
   4. Обучите пациентов из группы обычного ухода использованию носимого монитора ВСР и соответствующего приложения, установленного на прилагаемом планшете, а также платформы Zoom, интегрированной в ноутбук.
   5. Познакомьте испытуемых с защищенным паролем ноутбуком, где будут объяснены основные функции (включая пароль, включение/выключение и подключение веб-камеры через USB).
   6. Покажите участникам, как присоединиться к конференции с помощью персонализированного и защищенного идентификатора вызова и пароля на платформе Zoom. Предложите участникам попрактиковаться с исследователем хотя бы один раз.
   7. Чтобы гарантировать успех мероприятия, убедитесь, что участники могут опробовать запись сеанса ВСР в режиме реального времени.
      1. Проинструктируйте пациентов о правильном размещении носимого устройства для ВСР (в середине линии грудины).
      2. После того, как датчики будут проверены на правильность размещения, познакомьте участников с планшетом, защищенным паролем. Покажите участникам, как выполнить сопряжение устройств, изменить имя записи, начать, закончить запись и сохранить ее.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что все эти предыдущие шаги будут выполнены пациентом под руководством исследователя один раз, а затем повторены без руководства, чтобы гарантировать сохранение информации.
   8. Группа стимуляции, RS-tDCS
      1. Покажите обучающее видео и повторите этот видеоконтент с пациентом шаг за шагом.
      2. Покажите устройство tDCS пациенту, сидя на голове манекена. Объясните различные части этого устройства и дайте пациенту возможность правильно прикрепить SNAPpad к ремешку SNAP и к устройству.
      3. Используя зеркало, попросите пациентов надеть SNAP на себя, как это было на голове манекена, пока они не достигнут комфортного уровня и не убедятся, что участник правильно выравнивает катод и анод, а также задний ремень, чтобы обеспечить правильное размещение.
      4. Включите устройство RS-tDCS и покажите, какие шаги необходимо выполнить до стимуляции, как получить доступ к меню стимуляции, ввести код стимуляции и что делать, если необходимо прервать сеанс.
      5. Наконец, попросите участников еще раз повторить все шаги, либо на практике, либо устно, основываясь на самостоятельной оценке компетентности. Просмотрите график посещений и объясните нормальный ход каждого посещения.
   9. Чтобы гарантировать успех обучения, заполните исчерпывающий контрольный список, охватывающий все основные аспекты обучения (Таблица 1).

1) Компьютер

·       Полицейский

·       Открытые опросы

·       Заполнение и отправка форм

·       Вход и выход из масштаба

2) Пульсометр

·       Приложение для монитора сердечного ритма

·       Правильное размещение

·       Запись частоты сердечных сокращений

3) Домашний tDCS

·       Подготовка головки и электродов

·       Соберите материалы: губки, головной ремень, устройство-стимулятор, физиологический раствор, шприцы и ноутбук, предоставленный лабораторией.

·       Найдите зону стимуляции (центральную линию головы и уха) – правильно определите М1.

·       Проверьте кожу на наличие покраснений или каких-либо признаков повреждения.

·       Откройте предварительно смоченные губки и прикрепите электроды (расположенные внутри предварительно смоченных губок) к головному ремню.

·       Если губки недостаточно влажные, приготовьте с правильным количеством солевого раствора (примерно по 6 мл с каждой стороны).

·       Губка в районе М1.

4) Подготовка аппарата и стимуляция

·       Подключите кабель электрода к устройству tDCS в соответствии с соответствующими цветами (красный кабель к красному входу и черный кабель к черному входу).

·       Перед началом работы включите компьютер и откройте конференц-связь.

·       Следуйте инструкциям исследовательской группы.

·       Включите устройство.

·       Нажмите любую кнопку, чтобы открыть экран главного меню.

·       Нажмите кнопку, чтобы начать стимуляцию.

·       Проверьте качество настройки (если качество не очень хорошее, сообщите об этом команде и дождитесь инструкций).

·       Нажмите кнопку с решеткой и правильно введите код активации, чтобы начать стимуляцию.

Таблица 1: Контрольный список обучения.

2. Визиты для проведения исследований

ПРИМЕЧАНИЕ: Исследование состоит из 23 посещений, 20 из которых включают либо стимуляцию, либо обычный уход. На протяжении всей части вмешательства, независимо от распределения по группам, оба будут подключены к обученному исследовательскому персоналу через Zoom.

Рисунок 1: Комплект вмешательства и основные компоненты. Аббревиатура: tDCS = транскраниальная стимуляция постоянным током. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

1. Когда пациенты находятся дома, подключаясь через Zoom-конференцию, начните сеанс с опроса пациента об уровнях PLP, фантомных ощущений в конечностях (PLS), боли в культях (RLP) и телескопических движений, испытанных в течение последних 24 часов, используя шкалу VAS, которая является первичным исходом.
2. Попросите пациента начать записывать свою ВСР (измеренную для вторичного исхода).
   1. Обеспечьте правильное положение устройства (середина линии грудины), а также его сопряжение с планшетом, чтобы гарантировать точную запись.
   2. В начале каждого сеанса напоминайте пациентам об их идентификаторе исследования и номере визита.
   3. Попросите пациента показать экран планшета через веб-камеру, чтобы убедиться, что запись ведется соответствующим образом.
   4. Через 5 минут попросите пациента остановиться и сохранить запись пациента в приложении. Когда возникают вопросы, направляйте пациента на протяжении всего сеанса, оставаясь на связи с ним в течение всего сеанса.
3. Пациенты из группы вмешательства должны проверить состояние кожи головы перед стимуляцией через веб-камеру. Если кожа не повреждена, выполните сеанс. Для этого попросите пациентов наложить ремешок SNAPstrap, как показано во время тренировочного визита.
   1. Всегда располагайте анод SNAPpad, расположенный на коре головного мозга (C3 или C4), контралатерально к ампутированной конечности. Убедитесь, что катод SNAPpad расположен в надглазничном пространстве, ипсилатерально к стороне ампутации. Предложите пациентам всегда использовать зеркало, чтобы облегчить совместное расположение, а затем включите устройство RS-tDCS.
      1. Как только они окажутся в меню стимуляции, обратите внимание, что на экране будет отображаться качество соединения, оцененное как плохое, среднее или хорошее. При плохом соединении устройство издаст звуковой сигнал, указывающий на то, что ток не может быть подарен. В этом случае попросите пациентов либо переставить планшеты SNAPpad, либо проверить подключение кабеля к устройству, либо добавить физиологический раствор. Попросите пациента прижать губки к коже в течение 20 секунд, тем самым усилив контакт, чтобы решить большинство случаев плохого соединения и начать стимуляцию, когда появится хорошая связь.
      2. Предоставьте пациентам код для одноразового использования, чтобы избежать стимуляции без присмотра. Во время тренировки следуйте протоколу исследования с интенсивностью 2 мА в течение 20 минут с шагом 30 с, чтобы создать коды стимуляции на устройстве пациента. Убедитесь, что эти коды остаются скрытыми для участника, чтобы гарантировать, что стимуляция осуществляется только в контексте исследования.
4. После начала стимуляции завершите 5-минутную управляемую медитацию, состоящую из техники сканирования тела. Начните соматосенсорную тренировку, выполняя простые и медленные движения конечностей, включая движения фантомной конечности, до тех пор, пока стимуляция не будет завершена.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Из соображений безопасности, для обеспечения соблюдения протокола исследования, этот протокол исследования требует постоянного наблюдения. Когда это возможно, один и тот же исследователь будет назначаться на протяжении всего исследования для одного и того же участника.
5. В конце каждого сеанса задавайте пациенту анкету с вопросом о возможных побочных эффектах и уровнях боли по шкале ВАШ (Дополнительный файл 1). Если уровень боли у пациента увеличивается не менее чем на 2 балла по шкале ВАШ (до стимуляции и после стимуляции) в течение двух последовательных визитов, вмешательство полностью прекращается.
6. Если в какой-либо момент стимуляции пациент испытывает сильный дискомфорт или хочет прекратить стимуляцию, попросите испытуемого прервать сеанс (ранее объяснялось во время тренировки).

Results

Наш протокол с дистанционным наблюдением на дому в настоящее время тестируется в крупном прагматичном рандомизированном клиническом исследовании пациентов с ППЛ. Основываясь на предыдущих клинических исследованиях, проведенных в клинических исследованиях tDCS у пациентов с ПЛП, мы ожидаем снижения уровня ПЛП, ПЛС и РЛП по сравнению с группой обычного лечения. Ожидается, что это снижение достигнет величины эффекта не менее 0,5, что является клинически значимым различием.

Что касается результатов в области безопасности, наше первоначальное исследование показало аналогичный профиль безопасности, как и у приложений tDCS на объекте. Наиболее распространенными побочными эффектами являются покалывание, зуд и покраснение кожи. Таким образом, мы ожидаем более высоких показателей приверженности и приемлемости в текущем исследовании. Кроме того, в этом протоколе мы подчеркиваем возможность сочетания поведенческого вмешательства с RS-tDCS (например, соматосенсорной тренировкой), а также с домашней регистрацией биомаркеров, таких как ВСР. Мы ожидали, что RS-tDCS будет значительно модифицировать ВСР по сравнению с группой обычного лечения, и предположили, что обезболивающий эффект RS-tDCS у пациентов с PLP будет коррелировать с увеличением высокочастотного диапазона ВСР. Эта модификация может быть интерпретирована как повышение тонуса блуждающего нерва, связанное с активацией эндогенной системы модуляции боли¹⁰.

Мы протестировали этот протокол на двух пациентах с ПЛП. В этом пилотном исследовании было проведено двадцать сеансов, а уровни PLP и показатели ВСР измерялись в домашних условиях до и после протокола. Наше исследование показало достоверное снижение уровней интенсивности ПЛП (р = 0,001, табл. 2). Это уменьшение боли больше, чем минимально клинически значимое различие для хронических болевых состояний (снижение на 2 балла в ВАШ), что подтверждает обезболивающую силу этого протокола. Аналогичным образом были изменены переменные, связанные с ВСР. Как и ожидалось, высокочастотная ВСР достоверно увеличилась после удаленного протокола (p = 0,003, табл. 2), а низкочастотная ВСР – нет. Эти результаты свидетельствуют о повышении парасимпатического тонуса у пациентов с ПЛП.

Результат	Предварительная обработка	Последующая обработка	Разница	p-значение
PLP VAS	6,25 ± 0,35	2,70 ± 0,42	-3,55 ± 0,77	0.001
ВЧ-ВСР	6,19 ± 0,73	9,57 ± 0,60	3,38 ± 0,13	0.003
НЧ-ХРВ	8,05 ± 0,35	6,9 ± 0,14	-1,15 ± 0,21	0.13

Таблица 2: Изменения интенсивности ПЛП и вариабельности сердечного ритма (n = 2). Сокращения: ВСР = вариабельность сердечного ритма; PLP = фантомная боль в конечностях; HF = высокая частота; НЧ = низкая частота; VAS = Визуальная аналоговая шкала.

Рисунок 2: Структура сеанса RS-tDCS. Сокращения: tDCS = транскраниальная стимуляция постоянным током; RS-tDCS = tDCS с дистанционным наблюдением. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Дополнительный файл 1: опросник о побочных эффектах tDCS. Аббревиатура: tDCS = транскраниальная стимуляция постоянным током. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Discussion

Аспекты обучения, проблемы и решения
Учитывая характер этого исследования и тип вмешательства, проводимого на дому, возникли некоторые проблемы; Среди них были повседневные вопросы, такие как подключение к Интернету, качество связи с управляемым устройством и знакомство с устройствами. Потенциальные проблемы, связанные с исследованиями RS-tDCS, были преодолены с помощью нескольких творческих решений. Перед каждым сеансом проверяется подключение к Интернету на обоих концах, чтобы свести к минимуму прерывания. В случае нестабильной связи визит должен быть либо перенесен, либо завершен по телефону, когда это безопасно (только для обычных визитов по уходу). При первом удаленном визите исследователь заполняет контрольный список для освежения информации об устройствах и их функциях. Более того, когда у пациента возникают трудности с выполнением определенных заданий, предлагается еще одна сессия повышения квалификации. Гибкость графиков является важным аспектом обеспечения вовлеченности участников.

Учитывая, что существуют ограниченные методы лечения, используемые для лечения ПЛП, такие как обезболивающие препараты, противосудорожные препараты и антидепрессанты, и что использование tDCS, нацеленного на M1, помогло при хронических болевых состояниях и в условиях реабилитации, tDCS была изучена в качестве возможной терапии для лечения PLP с целью индуцирования значительных изменений пластичности в M1. Тем не менее, необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы доказать эффективность снижения PLP, как это было предложено в предыдущих исследованиях Gunduz et ^al.1. Взаимосвязь между PLS и PLP должна быть изучена, чтобы мы могли понять последствия для возбудимости моторной коры головного мозга и коркового картирования.

Более того, важно попробовать применить эту технику в реальных условиях, чтобы оценить ее эффективность, осуществимость, а также среднесрочные или долгосрочные эффекты. Для этого важно не только разрабатывать новые таргетные методы лечения ПЛП, но и помогать пациентам, испытывающим хроническую боль, которые испытывают трудности с зачислением на программы физиотерапии или не имеют доступа к клиническим исследованиям из-за проблем с поездками на работу или доступностью^{для пациентов} с инвалидностью.

В мире, который постоянно развивается с точки зрения технологий, имея возможность выполнять этот тип нейромодулирующих техник в удаленных условиях с экспертами, контролирующими визиты, мы могли бы рассмотреть не только возможное решение пробелов в доступе к исследованиям для пациентов с ПЛП, но и распространиться на другие типы хронических болевых состояний. двигательная дисфункция и психоневрологические состояния. Кроме того, подход, представленный в этой статье, может быть легко адаптирован для сочетания терапии с поведенческими вмешательствами, такими как осознанность, домашние упражнения и онлайн-психотерапия. Это также помогло бы пациентам с инвалидностью, которым были бы полезны такого рода исследования и испытания на дому, что обеспечило бы не только включение, но и приверженность и удержание¹².

Обсуждались контролируемые и неконтролируемые сеансы tDCS на дому¹³. В нашем исследовании мы выбрали контролируемый метод и посчитали, что это был мудрый выбор для этой популяции пациентов с ПЛП, поскольку у нас было несколько пожилых пациентов и, следовательно, у них было несколько больше проблем с новыми технологическими процедурами. Кроме того, часто у испытуемых в нашем исследовании нет опекуна, который помогал бы им во время процедур. Это вызов для отрасли: как улучшить конструкцию стимулятора и электродов, чтобы сделать сеансы без контроля более осуществимыми? Кроме того, мы считаем, что супервизионные сессии помогут контролировать другие аспекты, такие как соблюдение и безопасность приложений. Мы также надеемся, что конструкция стимуляторов будет улучшаться в будущем, и, таким образом, всем испытуемым будет легче иметь их без присмотра.

Этот новый подход к нейромодуляции нуждается в дальнейшей доработке. В нем предлагаются решения для устранения огромного пробела в лечении хронической боли, но когда этот момент будет достигнут, потребуются более убедительные доказательства в реальных условиях. Только такие доказательства могут помочь в разработке рекомендаций по лечению ПЛП и других видов лечения хронической боли, а также для амбулаторных реабилитационных учреждений, реабилитации на дому или программ продолжения реабилитации в домашних условиях.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 x 1 tDCS мини-КТ стимулятор	Soterix		параметры предустановлены на два миллиампера стимуляции в течение 20 минут
Lenovo Laptop	Lenovo		Он содержит ремешок на голову и одноразовые спонжи для стимуляции. Компьютер с доступом к Zoom для проведения сеансов RS-tDCS. Видеозвонки в Zoom будут адресованы на защищенный аккаунт генералом Массачусетса Бригамом (MGB)
Lenovo Smart Tab M8 8''	Lenovo		Мы также записываем вариабельность сердечного ритма (ВСР), поэтому мы предоставляем планшет с установленным приложением Polar и монитором ЧСС на грудной клетке.
		сердечного ритма Polar H10	Устройство POLAR, в дополнение к материалам для вмешательства RS-tDCS, мы также записываем вариабельность сердечного ритма (ВСР) и поэтому предоставляем планшет с установленным приложением Polar и монитор ЧСС грудной клетки.
Солевой раствор со шприцем для нанесения на губки
			головных уборов
SNAPstrap, моторный левый (анод: C3, катод: надглазничный) или моторный правый (анод: c4, катод: надглазничный) в зависимости от стороны ампутации (контралатеральный к стимуляции)
SNAPpads, 5 x 7 CMS с предварительно вставленными участками защелкивающихся электродов из углеродной резины, расположенными на веб-камере SNAPstrap
для			обеспечения правильной визуализации расположения электродов