その4×1のリングモンタージュによる高精細経頭蓋直流電流刺激(HD-TDCは)は、増加focalityと従来のTDCはの神経調節効果の両方を兼ね備えて非侵襲的脳刺激技術です。この記事では4×1のHD-TDCは、安全かつ効果的な刺激のために必要な検討事項の利用体系デモを提供します。
高精細頭蓋直流刺激(HD-TDCは)は最近小さい "高精細"電極のアレイを使用して、脳への電流送達の正確さを増大させる非侵襲的脳刺激アプローチの代わりに、より大きなとして開発されたパッド従来のTDCはの電極。ターゲティングは、所定の構成に配置された電極に通電することによって達成される。これらの一つは、4×1のリング構成である。このアプローチでは、標的領域の上に重なる皮質中心リング電極(アノードまたはカソード)が刺激の領域に外接助ける4リターン電極によって囲まれている。 4×1のリングHD-TDCはの送達は、健常者と患者の両方で重要な神経生理学と臨床効果を誘導することが可能である。さらに、その忍容性は、最大20分のために2.0ミリアンペアという高い強度を用いた研究によってサポートされています。
4×1のHD-TDCはは性能に単純であるにもかかわらず、mは、正しい電極の位置を正確にターゲット皮質領域を刺激し、その神経調節効果を発揮するために重要である。特にHD-TDCはのためにテストされている電極およびハードウェアを使用することは、安全性と忍容性のために重要である。 4×1のHD-TDCは上のほとんど発表された研究は、特に疼痛関連転帰のために、一次運動野(M1)を標的にしていることを考えると、この記事の目的は、体系的にそのM1刺激のために使用するだけでなく、取るべき注意事項を記述することである安全で効果的な刺激のため。ただし、ここで概説方法は、他のHD-TDCは構成および皮質目標に適合させることができる。
経頭蓋直流電流刺激(TDCは)は、それによって、ニューロンの静止膜電位と内因性μ-オピオイドシステム2を含む相互接続されたニューラルネットワーク1と同様に刺激の分野で自発的神経発火のレベルを変更することのできる非侵襲脳刺激技術です変調皮質興奮。その低コスト、簡単なアプリケーションと移植と組み合わせるTDCはの神経調節効果は、設定の多種多様で、過去十年間の大規模な使用につながっている。これらは、慢性的な痛み、うつ病、片頭痛、脳卒中、パーキンソン病と耳鳴り3などの疾患を評価する神経生理学的研究、認知行動的介入と患者の調査が含まれている。しかし、直流電流の供給(DC)betwee位置する大脳皮質の比較的広い領域を刺激する最も一般的な25〜35センチメートル2との間の大きなパッドを用いて行われるnはアノードとカソード4。したがって、隣接する解剖学的領域の刺激を伴わないターゲット皮質領域、焦点刺激は、この技術では達成することは困難である。いくつかのアプローチは、電極間距離を変化させること5と電極6の下皮質領域での変調を増加/減少する減少/パッドサイズを増加させることによって電流が流れ、 "形状"にするために検討されている。それにもかかわらず、さらにターゲット電流の流れへの取り組み、電極7,8間の電流の分流を回避しながら、興味のまま。
高精細(HD)-TDCはが小さく、特別に設計された電極9の配列を使用して新たに開発された介入である。異なる構成は、ターゲット10の刺激を改善するために改変することができる、テストされている。そのうち囲まターゲット皮質領域を覆う中心電極を使用しています4×1のリング構成、モンタージュです4 4リターン電極によって。中心電極は、陽極または正極のいずれかとして刺激の極性を定義し、戻り電極の半径は興奮変調を受ける領域を閉じ込める。脳モデリング研究は、従来のTDCは4の標準バイポーラモンタージュと比較して、4×1のHD-TDCは構成を使用して皮質受ける変調の面積がより制限さであることを示している。また、そのfocalityは、組織(モデリング)パラメータ11〜堅牢です。フォーカル現状引き渡し12確認4×1のリング経頭蓋電気刺激を用いた臨床神経生理学的研究。
この介入の潜在的なアプリケーションは、従来のTDCはと同様である。皮質興奮性13,14従来TDCはによって誘導されることによって、それらを長持ちも後遺症で一次運動野(M1)レポートの変更上の4×1のリングHD-TDCはを使用して行動や神経生理学的研究。 2.0 mA(ミリアンペア)と高い強度がアップする20分のために配信されたときに4×1のリングHD-TDCはを使用して、現在の研究では、健常者13-15と患者16の両方でその忍容性をサポートします。 HD-TDCはは忍容性が良好であるが、特にこの目的のためにテストされたデバイスだけに電極を使用することが重要である。
この記事の目的は、HD-TDCは4×1のためのリング電極を使用するの系統的なデモンストレーションを提供することである。それは別の臨床研究の設定で使用される最も一般的なモンタージュであるようにM1の刺激は、選ばれた。しかしながら、概説の方法は、例えば背外側前頭前皮質(DLPFC)などの他の脳領域を標的に適合させることができる。ここに示されるように、正しい電極の位置を正確にターゲット皮質領域を刺激するために実行するのは簡単ですが、重要です。私たちは、このデモが今後HD-TDCはの厳しさをサポートし、高めるために貢献することを期待この小説介入のメカニズムと応用に関するさらなる証拠を提供する試験、。
重要なステップ
手順を開始する前にチェックする側面
刺激を開始する前に、研究者は、参加者がHD-TDCはのために禁忌を持っていないことを確認する必要があります表1は、考慮されるべきいくつかの重要な考慮事項を示し、重度の頭の中で金属製のインプラントまたはデバイスの存在を含む最も重要な禁忌を、まとめ脳損傷または重要な皮膚病変。電極配置の準備をしながら、研究者は4×1のリング周囲内で後者の存在を検査する必要があります。このような病変が存在する場合、我々は技術の適用をお勧めしません。この記事で示さHD電極とケーシングを使用した場合、皮膚病変が報告されていないものの、肌のダメージがオベを行った場合は特に、従来のTDCは3のいくつかの連続したセッションの引渡し後に報告されたとして、これは重要です14日25のRa期間。
頭蓋骨や脳実質の中に金属インプラントまたは欠陥の存在が大きく、電流の流れ17,26と意図されたもの以外の皮質領域の刺激に結果を変更することができます。安全上の理由から、刺激は、埋め込み医療装置の患者では避けるべきである。研究は、具体的にこれらの条件を研究に焦点を当てていない限り、相対的禁忌は、脳卒中のてんかんや履歴の存在が含まれています。 HD-TDCは、安全性に関するデータが不足しているため妊婦は避けるべきである。
それは、従来のTDCはデバイスに4×1のマルチ刺激アダプタを接続する際のケーブルの極性を確認することが最も重要である。これを怠ると、参加者に刺激の間違ったタイプを提供する可能性があります。通常は赤いかもしれない"センター"、としてラベルケーブルが正しい端子( アノードまたはカソード)に接続されていることを確認してください。
また、オペレータは視覚的に、それぞれの使用前に電解生成物の堆積の証拠のために銀/塩化銀焼結リング電極を検査し、示された場合は、それらを置き換える必要があります。各アクティブ刺激セッションの後、電気化学反応の生成物は、電極の底部に粗面上に蓄積する傾向がある。この理由のため、各電極は2つしか能動的刺激セッションの4×1の構成の中心に位置することが推奨される。次いで、それを回転させると戻り電極の1つとして使用することができる。一連の5つの電極の各々が二度中心電極を務めれたら、それは電極の新しいセットを使用することが推奨される。これは、各電極にラベルを付け、協調してこれらを回転させるために使用回数を記録するために簡単である。忍容性に加えて、電極の(限られた)回転も均等に分割されることはありません、現在のハイインピーダンスケースを避けるために意図しているACROSS 4リターン電極。演算子は、(ステップ5.12から5.14に説明する)刺激に先立って、コンタクト品質をチェックし、まだ異常に高い抵抗値が観察されないことを確実にする責任がある。
それは参加者が過度に頭を移動したり、誤ってケーブルを引き出し、それらを取り除くか、または壊すことが発生する可能性があります。このような理由から、それは表面に4×1のアダプタの出力ケーブル( すなわち椅子や参加者の衣服)がプラスチック製ケーシングの周りにループ各ケーブルをするとテープにお勧めします。
所望であれば、それは潜在的に不快な感覚を防止すると研究における参加者の目詰まりを高めるために頭皮に局所麻酔薬を追加することも可能である。しかし、それは皮膚のやけどは、HD-TDCは報告されていないが、そこにこの悪影響のための小さな理論上リスクとなる可能性があり、局所麻酔の使用はRからの参加者を防ぐかもしれないことに留意すべきである刺激の間にそれをeporting。任意の不快感は、一般的に軽度として報告されているこのデモでは、だけでなく、私たちの以前の研究のように、我々は、局所麻酔薬を使用していない。
上述したように、最適な結果を得るためには、プラスチック筐体の限界を超えて広がるの電気ゲルを防止することが非常に重要である。それ以外の場合は、一方の電極から別の現在の威力シャント。
刺激時の重要な考慮事項
これは研究デザインの一部として必要とされる場合を除き、対象は、睡眠読書あるいは刺激セッション中に気を取られるべきではない。それは筋肉の活性化は、その強烈な認知的努力、退屈や睡眠が報告されており、皮質の興奮性の変化につながる他の活動は、従来のTDCはの改変とは反対の効果27をもたらすことができ、これは重要です。
複数の開始時30秒の期間にわたってtimulation、電流の流れの急発進、デバイスからの副作用を防止するために、自動的にランプアップ電流とダウン。従来のTDCはデバイスが現在発生している間に同様の理由で、 "パス"と "スキャン"モードを切り替えることはありません。それは常に定期的に刺激が安全に進行していることを確認するために、彼らは手続きと快適に感じるかどうかを被験者に依頼することをお勧めします。
小児科の患者を含む影響を受けやすい集団で刺激は用量調節が必要な場合があります。
手続き後に実践的な側面
安全性に関するさらなる証拠を収集し、HD-TDCは副作用を監視するために、我々はそのような各セッション後に参加者に提供されるべきで、表3に示されている一つとして副作用のアンケートを使用することをお勧めします。最も一般的なadveの存在をスクリーニングすることを確認してくださいこのような不快感などのHD-TDCは関連付けられているRSEの効果は、、うずき、かゆみや灼熱感。さらに、これらのデータの有意性は、定量的スコアを求めることによって改善することができる。これは、1〜5又は1〜10、例えば、副作用の強度又は重症度を報告する患者のための数値スケールを有することによって達成することができる。各偽セッションの後副作用アンケートを提供することも重要である。これは、アクティブと偽の両方の刺激に関連付けられている副作用の頻度を比較することができます。従来のTDCは、いくつかの副作用が偽群24、一例で頭痛においてもより頻繁であることが報告されている。
可能な修正
4×1のHD-TDCはについては、刺激プロトコルが異なるターゲット位置、電流極性および強度、およびリングの半径を伴うように設計されてもよい。一般的なルールとして、増大4×1のリング直径はincreaになるSEリング28の下に浸透し、最大強度の深さ。逆に、リングの半径を小さくするfocalityは増加しますが、誘導された脳電場を減少させます。したがって、指標ごとの最適な投与量のさらなる調査が保証されています。
この記事は4×1のリングHD-TDCはに焦点を当てているが、他の電極の配置はまた、4×2の、3×3のように、使用することができます(デュアルストリップ)、とりわけ。 HD-TDCは、カスタマイズのための多くのオプションを提供していますが、電極を配置し、準備をするための方法は、ここで説明したように、特にこの目的のためにテストされている唯一のハードウェアおよび付属品を使用してと一緒に従うべきである。これはHDプラスチックのケーシング設計、ゲル、および電極に特別な注意を払っています。例えば、銀/塩化銀の焼結リングよりも他の電極も、例えばAgペレット、銀/塩化銀ペレット、銀/塩化銀ディスク、ゴムペレット9のように、DCを提供するために試験されている。しかし、Ag及びゴムペレット電極の両方が誘発dのpHの変化、温度および電極電位の増加は、Ag / AgClのリングとディスク以外のすべての電極に報告された。したがって、銀/塩化銀リング電極は、効果的かつ安全なアプローチであり得ると思われる。将来的には、本稿で述べた手法の変形例もまた、刺激電流を交互に頭蓋などの介入を送達するために使用することができる。
制限事項
この時点では、皮質の興奮性に4×1のリングHD-TDCは極性の役割は不明である。神経生理学的研究では、1.0ミリアンペアと陽極4×1のリングHD-TDCはの2.0ミリアンペア両方が健常13,14間の皮質興奮性の増加につながったことを報告しているものの、任意の一般化ができるようにするには、具体的にHD-TDCは研究に取り組む証拠の広いボディが必要とされているなされる。また、4×1のリングHD-TDCはを使用して、皮質興奮性変調の効果が、そのエンドウ豆に達し、時間依存性であってもよいことは注目に値する刺激の終了後ではなく、すぐに14,16後数分K。したがって、介入後の異なる時点にわたって順次評価が正確な結果を得るために必要とされてもよい。
The authors have nothing to disclose.
著者は、この記事で使用人物の一人、そしてこの仕事を行うために与えられたサポートのためのウォレスH.コールター財団を提供するためにデニス·チュオン、この動画にボランティアのための編集支援、アレクサンドルベンチュリーためKayleenウィーバーに感謝します。 MSフォルツは、ドイツSchmerzgesellschaft eVで[疼痛の研究のための国際協会のドイツ章(IASP)]から博士課程奨学金によって資金を供給される。
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
One conventional tDCS device (Soterix 1×1 Low-intensity DC Stimulator) | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | 1300A | |
One 4×1 Multichannel Stimulation Adapter | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | 4X1-C2 | |
Four 9V batteries | Many manufacturers available | ||
One modular electroencephalogram recording cap | EASYCAP GmbH, Germany | EASYCAP | |
Five Ag/AgCl sintered ring electrodes | Stens Biofeedback Inc., San Rafael, CA, USA | EL-TP-RNG Sintered | |
Five specially-designed plastic casings and their respective caps | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | ||
One plastic plunger | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | PSYR-5 | |
Cables | Soterix Medical Inc., New York, NY, USA | CSIN-X2 Input Cable, CSOP-D5 Output Cable | |
One measuring tape | Many manufacturers available | ||
One wooden cotton swab | Many manufacturers available | ||
Electrically conductive gel (Sigma Gel) | Parker Laboratories, New Jersey, NJ, USA | 15-25 | |
One 3- or 5-ml syringe | Many manufacturers available | ||
Adhesive tape | Many manufacturers available | ||
Paper towels | Many manufacturers available |