Method Article

Неинвазивная временная интерференционная электростимуляция для реабилитации спинного мозга

DOI:

10.3791/68574

⸱

October 31st, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

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

В этом исследовании предлагается протокол стимуляции TI при травме спинного мозга, который оптимизирует размещение электродов для определенных областей и эффективно реализует эту оптимизированную стратегию в клиническом применении.

Abstract

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

Травма спинного мозга (ТСМ) может привести к необратимой потере двигательных, сенсорных и вегетативных функций, что представляет собой значительную клиническую проблему для реабилитации. В дополнение к традиционным реабилитационным подходам, для ускорения восстановления часто используется эпидуральная стимуляция спинного мозга (eSCI). Тем не менее, инвазивный характер eSCI ограничивает принятие пациентами и их широкое применение. По сравнению с традиционной стимуляцией спинного мозга, стимуляция временной интерференцией (ТИ) предлагает неинвазивный подход к стимуляции глубоких областей спинного мозга, что делает ее перспективным методом лечения ТСМ. Решающим фактором в достижении эффективной стимуляции ТИ для реабилитации при ТСМ является точное размещение двух пар электродов на поверхности кожи для создания высокой электрической оболочки в целевой области спинного мозга. Мы предлагаем уникальный протокол, который использует моделирование электрического поля и оптимизацию параметров для определения оптимального размещения электродов для конкретных областей SCI. Кроме того, этот протокол содержит систематическое описание того, как эффективно реализовать оптимизированную стратегию размещения электродов при клинической стимуляции ТИ.

Introduction

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

Травма спинного мозга (ТСМ) — это изнурительное расстройство центральной нервной системы, которое может привести к необратимой потере двигательных, сенсорных и вегетативных функций ниже уровня травмы 1,2. Следовательно, лечение и реабилитация пациентов с ТСМ стали центральным направлением как научных исследований, так и клинической практики. Традиционные подходы к лечению, включая фармакологическую и физиотерапию, имеют определенные ограничения в содействии функциональному восстановлению 3,4,5,6.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

В этом исследовании приняли участие люди, и оно проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией. Этическое одобрение было получено от Институционального наблюдательного совета Чжэцзянского университета. Письменное информированное согласие было получено от всех участников до их включения, что гарантировало, что они были полностью проинформированы о цели исследования, процедурах, потенциальных рисках и их праве отказаться от исследования в любое время без каких-либо штрафных санкций. Реагенты и оборудование, использованные в данном исследовании, перечислены в Таблице материалов.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

При безошибочном проведении TI-моделирования можно получить среднюю напряженность электрического поля в целевой области спинного мозга, стимулируемой текущей группой электродных пар. Если взять в качестве примера группу 10, стимулирующую целевую область C5 (рис. 9), то отображаемое в интерфейсе «средневзвешенное по объему значение» составляет 0,50 В/м. Кроме того, при нажатии кнопки "Max Modulation - Mask Filter - Viewers - Surface Viewer" можно сохранить 3.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Критические шаги

Настройка условий моделирования
Когда электроды размещаются на поверхности кожи человеческой модели, цилиндрические электроды частично встраиваются в кожу, чтобы гарантировать отсутствие воздушного зазора между электродами и кожей. В противном случае ток не сможет пройти по воздуху и попасть в организм человека. Расстояние от электрода до начала координат (d1, d2) измеряется вдоль пов.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанного с данной статьей.

Acknowledgements

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

Исследования поддержаны Национальным фондом естественных наук Китая (52407261), Программой исследований и разработок «Пионер» и «Ведущий гусь» провинции Чжэцзян (2025C01137), Ключевым планом исследований и разработок провинции Чжэцзян (2024C03040), Проектом специального исследовательского фонда Чжэцзянской ассоциации реабилитационной медицины (ZKKY2024008) и Sim4Life от ZMT, www.zmt.swiss.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3T МРТ или КТ-система Siemens HealthineersMAGNETOM Skyra (МРТ) / SOMATOM X.cite (CT)
Скотч3MДюрапор 1538–1531
Спиртовые салфеткиЗдравоохранение PDIS41125
БатареяНейродомАксессуар NervioX-1000
Computer Dell TechnologiesPrecision 366016 ГБ оперативной памяти, многоядерный процессор
Электропроводящий гельSoterix HD-1AGE-12
Адаптер электродовНейродомАксессуар NervioX-1000
Программное обеспечение для электромагнитного моделированияZMT Zurich MedTech AGSim4Life v8.0
Модели симуляции человека Фонд IT'ISВиртуальная популяция 3.0Дюк (Статичный) 3.0, Элла (Статичный) 3.0
Изопропиловый спиртМедлайн ИндастризMDS098003Z
Мерная лентаStanley Tools33-725
Бумажное полотенцеКимберли-КларкKimwipes 34155
Шприц или аппликаторBD305857
Стимулятор TIНейродомNervioX-1000Устройство для стимуляции временной интерференции
Две пары электродов и кабелей Ag/AgClShanhai Medical LtdSHTIS
Смываемый маркерКрайола58-7726

References

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

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

Related Articles