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Neuroscience

Electrode Positionierung und Montage in Transkranielle Direct Current Stimulation

doi: 10.3791/2744 Published: May 23, 2011

Summary

Transkranielle (tDCS) ist ein etabliertes Verfahren zur Modulation der kortikalen Erregbarkeit

Abstract

Transkranielle (tDCS) ist eine Technik, die intensiv in den letzten zehn Jahren untersucht, wie diese Methode bietet eine non-invasive und sichere Alternative zu kortikalen Erregbarkeit 2 ändern. Die Auswirkungen einer Sitzung des tDCS kann mehrere Minuten dauern, und ihre Auswirkungen sind abhängig von Polarität der Stimulation, wie zum Beispiel, dass die kathodische Stimulation eine Abnahme der kortikalen Erregbarkeit induziert und anodischer Stimulation induziert eine Zunahme der kortikalen Erregbarkeit, die über die Dauer der im Mai letzten Jahres Stimulation 6. Diese Effekte wurden in den kognitiven Neurowissenschaften erforscht und auch klinisch in einer Vielzahl von neuropsychiatrischen Erkrankungen - vor allem, wenn über mehrere aufeinander folgende Sitzungen 4 aufgebracht. Ein Bereich, der schon zieht die Aufmerksamkeit von Neurowissenschaftlern und Ärzten ist die Verwendung von tDCS zur Modulation von Schmerzen im Zusammenhang mit neuronalen Netzen 3,5. Modulation von zwei kortikalen Arealen in der Schmerzforschung wurde untersucht: primären motorischen Kortex und dorsolateralen präfrontalen Kortex 7. Aufgrund der kritischen Rolle der Elektrode Montage, die in diesem Artikel zeigen wir verschiedene Alternativen für die Platzierung der Elektroden für tDCS klinischen Prüfungen mit Schmerz; diskutieren Vor-und Nachteile der einzelnen Methoden der Stimulation.

Protocol

1. Materialien

  1. Überprüfen Sie, ob Sie alle benötigten Materialien (Tabelle 1, Abbildung 1).
    TDC-Geräte sollten batteriebetrieben und funktionieren als ein konstanter Strom-Stimulator mit einer maximalen Leistung in der miliAmps Bereich. Bei einigen Geräten können die Batterien besteuert werden. Konstante Spannung (Voltage Controlled)-Stimulatoren sind nicht geeignet für tDCS. Mit Steckdosen zur Stromversorgung des Gerätes ist nicht bequem oder angemessen, als Nicht-Funktionieren Geräte möglicherweise großen Intensitäten von elektrischen Strömen ohne Vorwarnung zu liefern.
  2. Elektroden für tDCS verwendet in der Regel aus einem Metall oder leitfähigen Gummi-Elektroden in einem perforierten Schwamm Tasche, die mit einem Elektrolyten (Flüssigkeit mit Salz) gesättigt ist beigefügt. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Gummi-Elektrode mit leitfähigem Gel. Längerer Durchgang von Gleichstrom Strom über metallischen Elektrode (wo Elektronen aus dem Stimulator sind die Ionen durch den Körper 8 durchgeführt umgewandelt) kann zu unerwünschten elektrochemischen Produkten wie pH-Änderungen. Der Schwamm Tasche kann handeln, um physisch zu trennen und somit Puffer, die Haut vor dem elektrochemischen Veränderungen.
  3. Aus diesem Grund sollten aus Metall oder Gummi-Elektroden nie auf der Haut während tDCS platziert werden. Auch während der Stimulation Benutzer sollte gegen Schwamm Austrocknung und Bewegung wachsam sein. Ein weiterer Zusammenhang Überlegung ist die Haltbarkeit und Wiederverwendbarkeit von tDCS Elektroden. Unsere Erfahrung ist, dass, besonders wenn die Polarität der Elektroden gedreht, und die ordnungsgemäße Stimulation Bedingungen konsequent eingehalten wird, Gummi und Metall-Elektroden können wieder verwendet werden. Die Wahl des Elektrolyten wird weiter unten diskutiert. Aus operativer Erfahrung, ist es empfohlen, flach und nicht zu grob perforierten Schwämmen, wie sie am besten absorbieren die Elektrolyt-Leitung-Lösung und sorgen für gleichmäßige Hautkontakt 8.
  4. Es besteht die Möglichkeit, topische Anästhetika gelten. Speziell für kurz andauernde Stimulation, wenn Rampe nicht möglich ist, könnte es zu verhindern somatosensorische Wahrnehmung und unangenehmes Gefühl aus tDC Stimulation. Ein weiterer Grund für den Einsatz topischer Applikation von Lokalanästhetika ist es, beste Vergleichbarkeit zwischen Schein und aktive tDCS Bedingungen zu schaffen, da kein Subjekt fühlen würden, wenn Strom fließt oder nicht und optimale blendenden Situation gewährleistet sein. Dieser Ansatz ist insbesondere anfällig bei der Planung für eine größere Intensität als blendende ist weniger effektiv als in dieser Situation 7. Obwohl Gefühl / Schmerz-und Hautreizungen nicht immer korreliert sind, könnten übermäßigen Einsatz von Lokalanästhetika Maske schwerwiegende Nebenwirkungen wie Brennen.

In diesem Leitfaden werden wir zeigen den typischen tDCS Set-up für die Schmerztherapie: mit leitfähigen Gummi-Elektroden, Tasche Typ perforierte Schwämme, sowohl auf den Kopf gestellt, ohne Lokalanästhetikum.

2. Messungen

  1. Achten Sie darauf, das Thema bequem sitzt.
  2. Der Bereich der Stimulation wird durch die Messung der Kopfhaut gefunden werden. Normalerweise sind die Konvention des EEG 10/20 System ist 7 verwendet. Der Ort der Stimulation hängt von Ihrer experimentellen Ansatz.
  3. Suche Lokalisation des Vertex (Abbildung 2):
    Messen Sie den Abstand des Nasion zu Inion und markieren Sie auf halbem Weg mit einem Haut-Marker.
    Nasion - zwischen der Stirn und Nase, an der Kreuzung der nasalen Knochen (Abbildung 3).
    Inion - prominentesten Punkt des Os occipitale (Abbildung 3).
    Messen Sie den Abstand zwischen den präaurikulär Punkte und markieren Sie auf halbem Weg. Mark sowohl auf halbem Weg Flecken auf der Vertex finden.
    1. Zum Auffinden des primären motorischen Kortex oder M1, verwenden 20% der Ohrmuschel Messung und die Verwendung dieser Messung von Cz durch auricular Linie (an der Seite des Vertex) (Abbildung 4). Diese Stelle sollte C3/C4 EEG Standort entsprechen. Diese Methode der Lokalisierung reicht die focality der traditionellen großen Elektroden tDCS gegeben. Weitere Schwerpunkte tDCS, könnten andere Methoden der kortikalen Lokalisation notwendig sein.
    2. So finden Sie die dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) 9,10: Eine praktische Methode ist, um fünf Zentimeter nach vorne messen Sie von der M1 Ort oder 10/20 EEG-System verwenden. Dies sollte mit der F3 oder F4 EEG Lage, wie hier zu sehen (Abb. 5) entsprechen. Diese Methode zur Bestimmung der Stimulation Ort ist ausreichend, wenn mit herkömmlichen tDCS Elektroden. Weitere Schwerpunkte tDCS können auch andere Verfahren der kortikalen Lokalisation benötigt werden, wie Neuronavigation werden.

3. Skin Preparation

  1. Untersuchen Sie die Haut für eine Pre-Verlassen Irritation, Schnitte oder Läsionen - zu vermeiden anregend über Haut und über den Schädel Läsionen.
  2. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit, bewegen Haare weg vom Ort der Anregung und reinigen Sie die Oberfläche der Haut auf Anzeichen von Lotion, Schmutz usw. zu entfernen undtrocknen lassen. Für Patienten mit dicken Haaren, können auf leitfähiges Gel notwendig sein.
  3. Bei der Verwendung von wiederverwendbaren Elektroden, überprüfen Sie die Gummi-Einsatz und Schwämmen auf Verschleiß prüfen. Kontrollieren Sie die Gummi-Einsatz und Schwämmen auf Verschleiß prüfen. Wenn es Anzeichen einer Verschlechterung, werfen die schmutzige Komponenten und verwenden Sie eine neue Elektrode.

4. Position Elektroden

  1. Nach dem Auffinden der Website von Stimulation und Vorbereitung der Haut sollten Sie statt eines der elastischen oder Gummi Kopfbänder rund um den Kopfumfang. Die elastischen Kopfband sollte unter der Inion platziert werden, wie die Bewegung während der Stimulation zu vermeiden. Die elastischen Riemen sollten aus nicht leitendem Material (oder sie werden als Elektroden fungieren) und nicht-absorbierendem Material (die Gurte absorbierenden Flüssigkeit aus dem Schwamm zu vermeiden) erfolgen.
  2. Jede Seite der Schwämme sollten mit Kochsalzlösung eingeweicht werden. Für eine 35 cm 2-Schwamm, kann etwa 6 ml Lösung pro Seite genügen (insgesamt 12 ml pro Schwamm). Achten Sie darauf, über genießen Sie den Schwamm (nicht übermäßig nass-es sollte kein Wasser austritt werden, aber auch nicht trocken wie ein guter Elektrodenkontakt haben). Vermeiden Sie das Austreten der Flüssigkeit über das Thema. Sie können mithilfe einer Spritze mehr zuzusetzen, wenn nötig.
    Es gibt Hinweise darauf, dass Elektrolyt-Lösungen mit geringeren NaCl-Konzentrationen (15 mM) als komfortabler werden während tDCS als die Lösungen mit höherer NaCl-Konzentrationen (220 mM) 11,12 wahrgenommen. Da die Ionenstärke VE-Wasser ist viel weniger als die aller NaCl-Lösungen, gibt es eine deutlich größere Spannung benötigt, um Strom über die Elektrode und durch die Haut führen im Vergleich zu NaCl-Lösungen. Somit ist es die Verwendung von Lösungen mit mäßiger NaCl-Konzentration wird empfohlen, im Bereich von 15 mm bis 140 mm, wie tDCS bei diesen Konzentrationen ist eher als angenehm empfunden werden, erfordert moderat niedriger Spannung, während noch die eine gute Stromleitung. 11 Die Verwendung von Gelen (angepasst aus Anwendungen wie EEG) wurde ebenfalls berücksichtigt - eine wesentliche Einschränkung ist die erhöhte Aufwand der Set-up clean-up nach Stimulation, ohne nachgewiesenen Nutzen in Bezug auf Ergebnisse bei der Verwendung von perforierten Schwamm-Elektroden.
  3. Schließen Sie die Kabel an das Gerät.
    Sprechen Sie mit Ihrem Stimulator Bedienungsanleitung auf, wenn der Stimulator sollte vor oder nach dem Anschluss positionierten Elektroden an den Stimulator versorgt werden. Mit allen Stimulatoren, sollten die Elektroden nicht getrennt oder verbunden werden, wenn Stromfluss eingeleitet wurde. Sicherstellen, dass die Verbindung die richtige Polung, wie die Auswirkungen der tDCS hoch Polarität sind spezifisch (in der Regel, Rot die Anodenelektrode und Schwarz oder Blau zeigt die Kathodenelektrode, das ist die Konvention, aber erkundigen Sie sich bei Ihrem Gerät). Beachten Sie, dass im Rahmen der tDCS (und im weiteren Sinne elektrische Stimulation im Allgemeinen), "Anode" immer angegeben die relative Pluspol, wo positive fließt intro den Körper, während "Cathode" zeigt die relative Minuspol, wo der positive Strom dann aus dem Körper.
  4. Stecken Sie den Stecker Kabel Pin fest in die Öffnung des Behälters auf dem leitfähigen Gummi eingelassen.
  5. Schieben Sie den leitfähigen Gummi Einlage in den Schwamm. Die isolierten Teil des Kabels wird aus dem Schwamm-Pocket-Öffnung ragen. Sicherstellen, dass die gesamte leitende Gummi Einlage durch den Schwamm abgedeckt ist und dass es keinen Teil des Steckers Kabel Pin sichtbar ist.
  6. Setzen Sie einen Schwamm Elektrode unterhalb der elastischen Kopfband. Stellen Sie sicher, dass die übermäßige Flüssigkeit nicht aus dem Schwamm zu der Kopfhaut während dieses Prozesses ausgeworfen, da dies Stromfluss über die Kopfhaut verteilt und führen Sie den Schwamm Flüssigkeit.
  7. Verbinden Sie den zweiten elastischen Kopfband, um den ersten elastischen Kopfband nach der Elektrode montage die Sie verwenden möchten (Tabelle 2). Andere elastische Kopfbänder verwendet werden kann.
  8. Legen Sie die zweite Elektrode Schwamm auf dem Kopf unter dem zweiten elastischen Kopfband. Vergewissern Sie sich, legen Sie es auf den markierten Bereich möchten Sie anregen.
  9. Der Weg von einem Gerät Terminal, durch die eine Elektrode, über den Körper, durch die zweite Elektrode, und zurück auf das zweite Gerät Terminal bildet einen Kreis - die Gesamt-Widerstand von denen (Summe der Elektroden und die Widerstandsfähigkeit des Körpers) gemessen werden kann. Wenn der Gesamtwiderstand ist ungewöhnlich hoch, kann dies falsche Elektrode Set-up geben. Wenn Ihr Gerät Widerstand messen - das wäre zu empfehlen - das Indikationsgebiet müssen eine geeignete Elektrode zu kontaktieren. Idealerweise sollte ein Ziel, um die Impedanz unter 5k Ohm haben. Einige Geräte zeigen die Spannung über den Weg, anstatt Widerstand - in diesem Fall Widerstand berechnet einfach mit Ohm Gesetz (Resistance = Geben Spannung / Strom angelegt) werden. Viele Geräte weiterhin einen Hinweis auf Widerstand im Verlauf der Stimulation liefern, bietet die eine nützliche Methode, um eine potenziell gefährliche erkennenSituation (wie z. B. einer Trocknung Elektrode). In einigen Fällen werden Geräte automatisch beendet Stimulation oder reduzieren Stimulationsintensität, wenn der Widerstand erhöht sich ab einer bestimmten Schwelle.

5. Starten tDCS

  1. Vor dem Eingriff beginnen, Leinwand Themen für eventuelle Kontraindikationen (siehe Diskussion).
  2. Das Thema sollten entspannt, komfortabel und wach während des Verfahrens. Unkontrollierte Interferenz mit kortikalen Aktivität während tDCS sollte vermieden werden. Für Stimulation des motorischen Kortex Bereich hat sich gezeigt, dass intensive kognitive Anstrengung in keinem Zusammenhang mit dem Zielgebiet sowie eine massive Aktivierung des motorischen Kortex bei längerer Muskelkontraktion die Auswirkungen der tDCS 13 aufhebt.
  3. Passen Sie die Einstellungen auf dem tDCS Stimulator, die Sie mit zu stimulieren, einschließlich der Intensität, Zeit und ggf. auf das Gerät, das Schein-Zustand Einstellung (Abbildung 10). Beachten Sie, dass einige Stimulatoren eingeschaltet werden, bevor der Kontakt zwischen den Elektroden und der Haut wird, um elektrische Schläge zu vermeiden.
  4. Jetzt beginnen die tDCS. Zur Verringerung der nachteiligen Auswirkungen zu starten Stromfluss durch Hochfahren des Stroms. Viele kommerzielle Geräte verfügen über Funktionen zur automatischen Rampe aktuellen Ein-und Ausschalten. Ein Punkt, der beachtet werden sollte ist, dass die Versuchspersonen in der Regel weiterhin das Gefühl einige lokale Sensation auch nach Strom ist unterbrochen.
  5. Einige Personen können Beschwerden in den ersten tDCS Zeit zu erleben. In solchen Fällen kann der Strom mäßig für einen befristeten Zeitraum reduziert werden, zum Beispiel um 50%, da das Thema passt, dann allmählich wieder auf das gewünschte Niveau erhöht. Diese Funktion kann auf dem Gerät verwendeten ab.
  6. Zu Beginn der Stimulation wird die Mehrheit der Probanden erkennen einen leichten Juckreiz, der dann verschwindet in den meisten Fällen. Ebenso raschen Veränderungen der stimulierenden Stromkreis sofort veranlassen könnte peripheren Nerven feuern. Das Thema kann es so kurz Retina Phosphene mit Elektroden in der Nähe der Augen bemerken. Diese Effekte lassen sich weitgehend durch eine Rampe die aktuelle oben und unten am Anfang und Ende der Behandlung vermieden werden. Dies könnte auch verhindern, dass die Benommenheit oder Schwindel gelegentlich berichtet, wenn der Strom plötzlich erhöht oder verringert wird. 7
  7. Nach der Stimulation sollte Stromfluss hochgefahren off als auch sein Hinweis auf High-Definition tDCS (HD-tDCS):. TDCs mit Elektroden kleiner als etwa 2 cm 2 wird als HD-tDCS und oft verwendet Array-Elektrode (mehr als zwei) zur Führung durch das Gehirn für bestimmte Anwendungen 14 Strom. Diese Methoden Papier konzentrierte sich nur auf konventionelle tDCS (mit größeren Schwamm-Elektroden), und es ist wichtig zu betonen, dass HD-tDCS spezifischen Elektroden 15, Vorbereitung der Haut und Stimulator Hardware erfordert. Es wird nicht empfohlen, tDCS mit 1-2 mA Schwamm-Elektroden 14,15 anzuwenden.

6. Nach dem Eingriff

  1. Zur Beurteilung der transkraniellen DC Stimulation regelmäßig, um die Sicherheit dieser Technik über einen längeren Zeitraum aufnehmen, empfiehlt es sich, einen Fragebogen der negative Folgen hätte.
  2. Dieser Fragebogen sollte alle möglichen unerwünschten Wirkungen mit tDCS verbunden. Die häufigsten Nebenwirkungen sind Kribbeln, Jucken und Brennen, Kopfschmerzen und Unwohlsein. Hier finden Sie ein Beispiel für einen solchen Fragebogen in dem Artikel von Brunoni et al. (2011) 16. Es wird auch empfohlen, sammeln sich auf der negativen Auswirkungen wie eine 1 bis 5 oder 1 bis 10 Skala quantitativ.
  3. Man sollte auch diese unerwünschte Wirkung Fragebogen nach dem Zustand der Schein-Stimulation, um eine bessere Vergleichbarkeit zwischen den beiden Stimulation Situationen offenbaren. Es gibt Hinweise darauf, dass Schein-Stimulation eine vergleichbare Menge an Juckreiz und Kribbeln als aktive Stimulation verursacht.

7. Repräsentative Ergebnisse:

Mit der richtigen Setup sollte die tDCS Gerät anzuzeigen, die entweder Strom wird während der aktiven tDCS Situation fließt, oder sollte das Gerät sham-Modus angezeigt, wenn Microsoft eine Farce Stimulation vor (Abbildung 10).

Zu beachten ist, selbst mit dem Gerät anzeigt, dass Strom durch das System fließt, könnte Strom tatsächlich durch die Haut geschoben. Um diesen Effekt zu vermeiden, wird empfohlen, auf ausreichenden Abstand zwischen den Elektroden haben. Nach Modellstudien, empfehlen wir, die von mindestens 8 cm bei der Verwendung von 5x7cm Elektroden 17.

Darüber hinaus empfiehlt es sich, Computer Kopf Modelle 14 und neurophysiologischen Studien zu konsultieren. Diese zusätzlichen Schritte würde sicherstellen, dass eine spezifische Montage mit signifikanten Veränderungen in der kortikalen Erregbarkeit in das Gebiet, das untersucht wird, verbunden ist.

Vertreter für anodischer Stimulation ist ein increase der Erregbarkeit des Gehirns, während die kathodische Stimulation führt zu einer Reduktion der kortikalen Erregbarkeit. Robust Beweise für diese hat in Studien zur Förderung der primären motorischen Kortex (Abbildung 6) enthüllt worden.

Die Variation der Elektrode Größe führt zu einer Veränderung der Brennweite Effekte. Mit einem Rückgang des Durchmessers der Elektrode kann eine fokale Stimulation erreicht werden. Dies kann durch TMS über dem motorischen Kortex nachgewiesen werden. Auf der anderen Seite durch die Erhöhung Elektrode Größe ist es möglich, eine funktionell unwirksam Elektrode (Abbildung 8).

Mit Sitzungsdauer von 20 Minuten oder mehr und mit mehreren Sitzungen an aufeinander folgenden Tagen, werden die Nachwirkungen der tDCS länger dauern. Beispiel hierfür ist die Behandlung von Schmerzsyndromen.

Ein wichtiger Punkt ist die Position der Referenzelektrode. Wenn ein extracephalic Position gewählt wird, sollte sich bewusst sein, Ermittler der Stromverteilung als Bezugselektrode könnte der Höhepunkt der induzierte Strom zu verdrängen und ändern Sie die Auswirkungen der tDCS.

Abbildung 1
Abbildung 1. Materials

Abbildung 2
Abbildung 2: Vertex Position. Kortikale Areale markiert nach dem 10/20 System.

Abbildung 3
Abbildung 3: Nasion und Inion Position

Abbildung 4
Abbildung 4: Motor Cortex Position. Kortikale Areale markiert nach dem 10/20 System.

Abbildung 5
Abbildung 5: DLPFC Position. DLPFC = dorsolateralen präfrontalen Kortex. Kortikale Areale markiert nach dem 10/20 System.

Abbildung 6
Abbildung 6: Veränderung der kortikalen Erregbarkeit aufgrund der aktuellen Polarität und tDCS Montage. Tabelle: Die Wirkungen von TDC Stimulation auf die Größe des Motors evozierte Potentiale (MEP), beurteilt durch transkranielle Magnetstimulation (TMS). MEP-Amplituden nach Stimulation sind in Prozent der MEP ohne Stimulation gegeben. Beachten Sie, dass nur die motorischen Kortex (M1) - kontralateralen supraorbitalis (FP2) montage Einstellung zu einer signifikanten Erhöhung der MEP Größe nach anodischer und eine Abnahme der MEP Amplitude nach kathodischer Stimulation führt. Es gibt keine signifikanten Auswirkungen auf die MEP Amplitude in anderen tDCS Montagen. Abbildung: Electrode Placements 6 (modifiziert nach Nitsche 2000).

Abbildung 7
Abbildung 7: Electrode Größen

Abbildung 8
Abbildung 8: Verringern der Größe der Elektrode führt zu einer fokal Wirkung tDCS. Muscle-evozierte Potentiale (MEP) Amplitude Größen der abductor digiti minimi (ADM) und der ersten dorsalen M. interosseus (FDI) in anodischer oder kathodischer tDCS. Unter der Voraussetzung einer 35 cm 2-Elektrode, Einfluss anodischer und kathodischer tDCS der MEP Amplitude Größe des ADM und der FDI in einem ähnlichen Ausmaß. Bei dieser Montage sind beide Hand Muskel Darstellung Bereiche unterhalb der stimulierenden Elektrode befindet. Im Falle einer kleineren Elektrode, die nur über die gegenständliche Bereich des ADM gelegt wird, sind die Auswirkungen der MEP Amplitude Veränderungen der kortikalen Repräsentation FDI nicht reproduzierbar (siehe gelbe Säule) 18 (modifiziert nach Nitsche 2007).

Abbildung 9
Abbildung 9: Tissue-abhängig Stromdichte. Stromdichten in verschiedenen Geweben berechnet. Magnitude der Stromdichte ist abhängig von der Leitfähigkeit des Gewebes. Beachten Sie, dass etwa 10% der Stromdichte die Gray Matter 19 (modifiziert nach Wagner 2007a) erreicht.

Abbildung 10
Abbildung 10: Verschiedene Stimulation Bedingungen: aktive vs Schein. Einige Geräte bieten tDCS Setups für aktive und Schein-Zustand. In der Regel gelten Stimulation ist mit einem Lichtsignal angezeigt.

Material
TDCs Gerät
9V Batterie (2x)
Zwei Gummi-Kopf-Bands
Zwei leitende Gummi-Elektroden
Zwei Schwamm-Elektroden
Kabel
NaCl-Lösung
Maßband

Tabelle 1. Materials

Anodenelektrode Positioning Kathodenelektrode Positioning Beobachtungen Vorsichtsmaßnahmen
Primären motorischen Kortex (M1) Supra-Orbital Dies ist die am häufigsten verwendete Montage. Es ist erwiesen, dass die kortikale Erregbarkeit bis zu 40% 6 (Abbildung 6) geändert werden. Anodischer Stimulation führt zu neuronalen Depolarisation und die Erhöhung der neuronalen Erregbarkeit, während die kathodische Stimulation entgegengesetzte Ergebnisse hat 6. Nur eine motorische Kortex stimuliert wird - könnte ein Problem für die bilaterale Schmerzsyndrome werden. Auch die verwirrende Wirkung der supraorbitalis Elektrode muss in Betracht gezogen werden.
Primären motorischen Kortex (M1) Primären motorischen Kortex - Interessanter Ansatz, wenn es eine bi-hemisphärische Ungleichgewicht zwischen Motor Cortex (wie bei Schlaganfall)
- Kann mit zwei anodischer Stimulation Elektroden (siehe sechste Zeile), wo die kathodische Elektrode in der supraorbital Bereich zum Beispiel gelegt wird verwendet werden.
Elektroden möglicherweise zu nahe beieinander-Ausgabe von Rangieren.
Eine Verringerung der Fläche der Elektroden wird der Grad der Rangier entlang der Haut 19 ​​erhöhen
Deshalb Rangieren möglicherweise nicht nur an die Elektrode Positionierung, sondern auch an die Elektrode Größe zusammenhängen.
Die relative Widerstandsfähigkeit der Gewebe ist abhängig von der Elektrode Position und Größe-der Gesamtwiderstand, auf dem der Strom fließt, ist abhängig von der Elektrode Eigenschaften 19.
Dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) Supra-Orbital Positive Ergebnisse zur Behandlung von Depressionen 20 und auch chronische Schmerzen 3 - Die meisten für DLPFC Stimulation verwendet. Nur einseitige DLPFC Stimulation Situation ist mit dieser Montage möglich.
Dorsolateralen präfrontalen Cortex Dorsolateralen präfrontalen Cortex - Interessanter Ansatz, wenn es eine bi-hemisphärische Ungleichgewicht.
- Kann für zwei anodischer Stimulation Situation (siehe sechste Zeile), wo die kathodische Elektrode in der supraorbital Bereich zum Beispiel gelegt wird verwendet werden.
Elektroden möglicherweise zu nahe beieinander-Ausgabe von Rangier-19. (Siehe zweite Reihe, vierte Spalte).
Occipital Scheitel Interessante aktive Steuerung zur Behandlung chronischer Schmerzen Studien oder zur Modulation der visuellen Kortex. Wenn die aktive Steuerung verwendet werden, sind Referenz-Elektroden in verschiedenen Standorten platziert-Problem der Vergleichbarkeit zwischen Intra-und Inter-experimentelle Ansätze.
Zwei anodischen Elektroden, z. B. sowohl Motor Cortex Supra-Orbital Gleichzeitige Änderungen der kortikalen Erregbarkeit Transcallosal Hemmung könnte hinzufügen, eine verwirrende Faktor 21
Eine Elektrode über eine kortikale Ziel, z. B. primären motorischen Kortex (M1) Extra-Cranial Vermeiden Sie die verwirrende Wirkung von zwei Elektroden mit entgegengesetzter Polarität in der Brain 7. Je nach beabsichtigte Ziel, könnte Stromverteilung nicht optimal und daher unwirksam induzieren Stimulation 22

Tabelle 2. Electrode Positioning 7

Hinweis: Es ist möglich, dass die Unterschiede zwischen den verschiedenen Elektrodenpositionen könnte die Aktivierung verschiedener neuronaler Populationen aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Feld Orientierungen werden.

Discussion

Kritische Schritte:

Aspekte, die vor Beginn der Verfahren überprüft werden:

  • Zunächst sollten die Patienten auf, ob es irgendwelche Kontraindikationen für tDCS abgeschirmt werden - diese Kontraindikationen können anwendungsspezifisch. Dazu gehören Fragen wie Vorhandensein von schweren oder häufigen Kopfschmerzen, chronische Erkrankung der Haut oder Nebenwirkungen zu einem früheren tDCS Behandlung. Wenn er oder sie hat jedes Metall in den Kopf oder einen schweren Hirnverletzung, kann die anatomischen Veränderungen Stromfluss 23,24 modifizieren. Geschichte der Beschlagnahme, Schwangerschaft und die Geschichte eines Schlaganfalls sind in der Regel nicht streng Kontraindikationen - und tatsächlich könnte Einschlusskriterien werden in einigen klinischen Studien.
  • Prüfen Sie, ob Läsionen auf der Kopfhaut-zusätzlich Themen sollten gezielt befragt werden und geprüft für die Existenz von Hauterkrankungen. Wenn es irgendwelche Veränderungen sind, sollten tDCS Verfahren vermieden oder gegebenenfalls sichergestellt, dass die Stimulation nicht direkt über oder über die Läsion durchgeführt werden. Stimulation von einem anderen Standort in Betracht gezogen werden. Es wird berichtet, dass täglich wiederholte tDCS klinisch signifikante Hautreizung verursacht unter den Elektroden in einigen Patienten 7. Es gibt Hinweise auf tDCS induzierte Läsionen nach Hautintegrität. Zum Beispiel hat man umfangreiche Rötung und braun knusprig intrakutane Veränderungen mit unregelmäßigen runde Formen durch tDC Stimulation mit einer Intensität von 2 mA für einen Zeitraum von 2 Wochen, darunter fünf Sitzungen pro Woche 25 dargestellt. Wenn tDCS stark angegeben ist oder durchgeführt werden, ist es möglich, zu berücksichtigen, um mit einer geringeren Intensität wie 0,5 bis 1,0 mA zu stimulieren, aber es ist nicht garantiert, dass dies Hautreizungen oder Verletzungen zu verhindern. So sollte der Zustand der Haut unter den Elektroden vor und nach tDCS 7 eingesehen werden.
  • Überprüfen Sie die Stecker der Kabel für die Elektrolyse. Verwenden Sie ein anderes Paar, wenn evident. Es wird empfohlen, die Kabel nach etwa zwei Monaten der Nutzung zu überprüfen.

Während der beiden aktiven oder schein-tDCS immer fragen, ob unterliegen immer noch wohl fühlt und in der Lage ist, um den Vorgang fortzusetzen.

Mögliche Änderungen:

  • Es gibt viele Sorten von Elektroden Positionierung 7 (Tabelle 2).
  • Es gibt viele Sorten von Elektroden Größen 26 (Abbildung 7). Für eine gegebene angelegten Strom, Einflüsse Elektrode Größe der Stromdichte 18 und beeinflusst die focality von Gehirn-Modulation (Abbildung 8). Klinische Studien haben nahe, je kleiner die Größe der Elektrode, je größer die Stromdichte 26, jedoch Modeling-Studien legen nahe, dass die Beziehung zwischen Elektrode Größe und die Fläche des Gehirns Modulation kann komplizierter sein 27. Darüber hinaus können die Auswirkungen von kleinen Elektroden qualitativ unterscheiden aufgrund der unterschiedlichen Rangieren von Strom in die Kopfhaut und größere Randeffekt bezogen auf die gesamte Elektrode 7 auf. Es wurden drastisch übergeordneten Ebenen von Rangier für kleine Elektrode Größen als für die größeren Elektrode Schema 19 berichtet.
  • High-Definition tDCS (HD-tDCS) ist eine Technologie, die räumliche focality verbessert, sondern erfordert spezielle Hardware und verfahrenstechnische steuert 15.
  • Die Elektrode montage (Elektrode Position und Größe) zusammen mit dem angelegten Strom bestimmen die erzeugte elektrische Feldstärke im Gehirn, die wiederum bestimmt die Wirksamkeit von tDCS. Die Verwendung von nur Elektrode Stromdichte, durch das Verhältnis zwischen der Stromstärke und der Elektrode Größe definiert, wurde vorgeschlagen, die klinischen Ergebnisse zu normalisieren - aber Modeling-Studien legen nahe, dies kann nur über einen begrenzten Bereich gelten und dass die gesamte Elektrode Montage Design bestimmt Ergebnis. Generell zunehmende Stromstärke (oder Stromdichte) für eine gegebene Montage führen zu einer stärkeren Wirkung. Es ist wichtig zu beachten, dass die Stromdichte an der Hautoberfläche viel höher als die in das Gehirn 19 (Abbildung 9).
  • Die Position der "Rückkehr" ("Referenz") Elektrode kann die gesamte Stromfluss über das Gehirn beeinflussen und somit auch Einfluss Gehirn Modulation unter der aktiven Elektroden 22. So den Trank der beiden Elektroden in Betracht gezogen werden.
  • Die Dauer der Stimulation hängt von dem Ziel, den experimentellen Ansatz. Eine Erhöhung der Dauer der Stimulation ist mit dem Auftreten und eine längere Dauer der Nachwirkungen 3,4 verbunden. Doch zumindest eine Studie berichtet, eine Umkehr der Auswirkungen Richtungen, wenn eine Stimulation Dauer erhöht wurde, was darauf hindeutet, dass mehr Intensität nicht unbedingt in eine stabilere klinische Ergebnis zu übersetzen. Obwohl tDCS in den veröffentlichten Parametern gilt als sicher und gut verträglich, das Potential für unerwünschte Nebenwirkungen steigt mit zunehmender Intensität (Zeit, duratiauf, oder Wiederholrate / Nummer).
  • Orientierung des elektrischen Feldes: definiert durch die Elektroden-Positionen und Polarität. Kathodischer Stimulation in der Regel sinkt kortikalen Erregbarkeit, während anodischer Stimulation in der Regel erhöht sich die kortikale Erregbarkeit 2,3.
  • Placebo: Für schein-tDCS das gleiche Protokoll höher verwendet wird. Allerdings wird der Strom für 30 Sekunden angewendet werden. Dies ist einer der Vorteile der tDCS im Vergleich zu anderen nicht-invasive Hirnstimulation Methoden. Da die entstehenden Empfindungen resultiert aus aktiven tDCS neigen dazu, nur auftreten, in einem frühen Stadium der Anwendung macht diese Schein-Methode ist es schwierig für den Patienten, die Placebo aus dem aktiven tDCS Anwendung zu unterscheiden. Diese erste und kurze Stimulation ist eine zuverlässige Methode der Placebo-28.
  • Beachten Sie, dass die Technik auch angewandt, wenn andere transkranielle elektrische Therapien wie tACS 29 oder tRNS 30 sein.

Rationale für den Einsatz tDCS bei chronischen Schmerzen:

Die Tatsache, dass mehrere therapeutische pharmakologische Modalitäten nur bescheidene Linderung für Patienten mit chronischen Schmerzen stellt sich die Möglichkeit, dass die Ursache für das Fortbestehen dieser behindernden Erkrankung kann innerhalb von plastischen Veränderungen in Schmerzen im Zusammenhang mit neuronalen Netzen liegen. Interessanterweise kann Modulation der kortikalen Aktivität nicht-invasiv durch tDCS erreicht werden, wie zuvor beschrieben, die berichtet wurde, um nachhaltige therapeutische Wirkung bei chronischen Schmerzen aufgrund von Änderungen in der kortikalen Plastizität zu erzeugen.

Klinische Wirkung von tDCS bei chronischen Schmerzen:

Es hat sich gezeigt, dass tDCS angewendet auf die motorischen Kortex der lokalen kortikalen Erregbarkeit (Abbildung 6) 6 ändert. Genauer gesagt, hat anodischer Stimulation führt zu einer Erhöhung der neuronalen Erregbarkeit, während die kathodische Stimulation gegenüber Treffer 6. Tatsächlich führt die anodische tDCS Anwendung über M1 zu einer größeren Verbesserung der visuellen Analogskala (VAS) Schmerzen Bewertungen als sham tDCS. Diese therapeutische Wirkung auf Schmerzen nach M1 Stimulation, obwohl vergänglich, wurde in mehreren Gruppen von Patienten mit neuropathischen Schmerzsyndromen wie Trigeminusneuralgie, postapoplektischen Schmerzsyndrom 31, Rückenschmerzen und Fibromyalgie 32 wiedergegeben. Interessanterweise zeigte klinischen Studien bei neuropathischen Schmerzen aufgrund einer Rückenmarksverletzung, Stimulation des motorischen Kortex durch tDCS Schmerzen Verbesserung und kumulative analgetische Wirkung, dass zwei Wochen nach der Stimulation dauerte. Es gibt auch Beweise für ihre schmerzstillende Wirkung bei Fibromyalgie-Patienten 33, der noch nach drei Wochen Follow-up für anodische tDCS der M1 im Vergleich zu sham Stimulation, und so gut wie Stimulation des DLPFC 33 signifikant. Obwohl die Auswirkungen der anodischen tDCS über DLFPC für Schmerzen Verbesserung nicht umfassend erforscht worden sind, konnte gezeigt werden, es kann zur Modulation Schmerzschwelle bei gesunden Probanden 34 sein. Dennoch wird der Anregung dieses Hirnareal eine zuverlässige Technik zur Verbesserung des Arbeitsgedächtnisses 10, Performance-Steigerung auf das Gedächtnis Aufgaben bei der Alzheimer Krankheit 9 und reduziert Spielball provoziert Rauchen Verlangen deutlich 35 für zB, deshalb ist es auch denkbar, dass dies eine sinnvolle Strategie sein zu modulieren affektiv-emotionalen kognitiven Netzen mit Schmerzverarbeitung bei Patienten mit chronischen Schmerzen verbunden.

Disclosures

Die City University of New York hält Patente auf Hirnstimulation, auf denen Marom Bikson ein Erfinder ist. Marom Bikson ist ein Mitbegründer der Soterix Medical Inc.

Acknowledgments

DaSilva AF erhielt finanzielle Unterstützung von CTSA High-Tech-Finanzierung zu gewähren, University of Michigan, diese Überprüfung abgeschlossen ist. Volz MS wird durch einen Zuschuss Stipendium von der Stiftung Charité finanziert.

References

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Electrode Positionierung und Montage in Transkranielle Direct Current Stimulation
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DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (51), e2744, doi:10.3791/2744 (2011).More

DaSilva, A. F., Volz, M. S., Bikson, M., Fregni, F. Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation. J. Vis. Exp. (51), e2744, doi:10.3791/2744 (2011).

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