4x1のリング高精細経頭蓋直流刺激の利用における技術と考慮事項(HD-TDCは)

1Laboratory of Neuromodulation, Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Spaulding Rehabilitation Hospital and Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 2School of Medicine, Pontifical Catholic University of Ecuador, 3Charité University Medicine Berlin, 4The City College of The City University of New York, 5Headache & Orofacial Pain Effort (H.O.P.E.), Biologic & Materials Sciences, School of Dentistry, University of Michigan
* These authors contributed equally
Medicine
 

Summary

その4x1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4x1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。

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Villamar, M. F., Volz, M. S., Bikson, M., Datta, A., DaSilva, A. F., Fregni, F. Technique and Considerations in the Use of 4x1 Ring High-definition Transcranial Direct Current Stimulation (HD-tDCS). J. Vis. Exp. (77), e50309, doi:10.3791/50309 (2013).

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Abstract

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、4x1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。 4x1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。

4x1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。 4x1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。

Introduction

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4x1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、4x1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4x1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4x1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4x1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4x1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、。

Protocol

1。禁忌と特別な考慮事項

  1. デバイスのセットアップに先立ち、参加者はHD-TDCは任意の禁忌を持っていないことを確認します。これらの禁忌、従来TDCは( 表1)と同じであると仮定するのが妥当に思えます。そのような患者の薬剤のような他の特別な考慮事項も、考慮すべきである。例えば、中枢神経系に作用する薬は、刺激の所望の効果を変更する場合があります。
  2. そのような切り傷や炎症の兆候として皮膚病変に対して徹底的に参加者の頭皮を調べます。このような病変を示す頭皮の領域を刺激することは避けてください。さらに、刺激が頭蓋骨欠陥や金属インプラント患者では避けるべきである。試験の目的は、特にこの患者集団を研究することである場合は、追加の注意事項や特別な線量配慮がアカウント(計算フォワードモデルと )17に入れられるべきである

2。マテリアル

  1. 表2)に必要なすべての材料が容易に入手可能であることを確認してください。
  2. モジュラー脳波(EEG)記録キャップにプラスチックHDケーシングを埋め込む。中心電極は、このデモM1に、対象領域に対応する必要があり、4戻り電極の半径が検討されているプロトコルに基づいて調整されるべきである。このデモでは、我々は、中心M1上に配置電極とCzの、F3、T7および国際10〜20 EEGシステム18におけるP3にほぼ対応するリターン電極'場所で、約750センチメートルの半径を使用しています。
  3. 各刺激セッションの前に、従来のTDCはデバイス(Soterix 1x1の低強度DC刺激)とマルチ刺激アダプタをオンにしてバッテリーが充電されていることを確認してください。それが事実でない場合はいずれかのデバイス上で、 "低バッテリ"インジケーターが示す、点灯しているbatteriES交換する必要があります。バッテリーの充電をチェックした後、デバイスは刺激直前までオフにすることができます。従来のTDCはデバイスは数mAの強度とDCを実現し、バッテリ駆動デバイスです。電圧制御刺激電流制御ではなくによる電極のインピーダンスが変化することが好ましい。電源アダプタの使用が常に大きい強度の偶発的な配信を避けるために、安全上の理由から推奨されない。このデバイスの動作は、前回の記事19に記載されていた。マルチ刺激アダプタ( 図1)に、従来のTDCはデバイスを接続することにより、DCが所望の領域に限定され神経調節を可能に4x1のHD-TDCは構成に沿って配信されます。
  4. 各セッションの前に、視覚的に異常な摩耗や損傷の兆候が使用前に電極を検査。 HD-TDCは電極(Discussioを参照して再利用可能ですが、全体のアプリケーションの数が限られているn)でなければならない。 HD-TDCはのために用いられる電極アセンブリは、特別に設計された、またはこの目的のためにテストされている必要があります。この記事で示されたアプローチは、銀/塩化銀焼結リング電極( 図2)を使用します。適切な導電性ゲルとHDプラスチックケーシングと組み合わせたこれらの電極の使用は、従って、より安全で、その結果、有意な加熱9,20の製造ない間、刺激電極電位の変化やゲル中のpH変化を最小限に抑えることが示されている他のタイプの電極と比較して、効果的なアプローチ。
  5. 4x1のアダプタの出力ケーブルのマッチングの受信機に5銀/塩化銀焼結リング電極のケーブルを接続します。中心電極は、陽極または陰極側のいずれかとして刺激の極性を定義するいずれかになります。中央レシーバープラグに中心電極リードを接続してください。その後、周囲のプラグに残りの電極を接続してください。なお、それらはすべて同じ極性であるように受信機プラグの4つのリターン電極の配置は、重要ではない。

3。測定結果

前回の記事19で説明したように頭の測定と刺激の面積の局在化は、従来のTDCはのためのものと同じです。ステップをさらに明確化のため、再度詳細に説明する。

  1. 参加者がヘッドレストを有していてもよい、椅子に楽に座る必要があります。
  2. 刺激部位は、別個の影響で異なる領域の結果の刺激ので、研究者にとって関心のあるプロトコルによって決定される。後述するように、最も一般的に、世界10-20 EEGシステム18は 、ヘッド測定に利用される。
  3. まず、頂点(CZ)をローカライズします。
    1. これを行うために、鼻根からイニオンまでの距離を測定し、半分の距離を分割する。 [後は目の接合部でのスポットです電子おでこや鼻の骨、そしてイニオンは後頭骨( 図3)の最も顕著な点である。オイル鉛筆や無毒水性マーカーを使って、ラインとしてスポットをマークします。
    2. 第二に、左右のプレ耳点(耳珠の前方領域、即ち )との間の距離を測定する。半分のことで、この距離を分割し、線でスポットをマークします。今、クロスを作成するために、両方のラインを接続する。両方のラインがCzのに対応して交差する地点。
  4. 研究されているプロトコルに応じて、頭の上の標的部位を特定します。
    1. 一次運動野(M1)を上に刺激するためには、Czのでの測定(図3)から始め、Czをから左または右プレ耳点までの距離の20%を計算します。この領域をより正確に決定するために、そのようなニューロシステムや頭蓋磁気刺激(TMS)などの補助方法の使用が好適である。

    4。皮膚の準備

    1. 髪を分離することにより、刺激部位の皮膚を準備します。アルコールスワブは、頭皮から皮脂や毛髪生成物を除去するのを助けるために使用することができる。肌を研磨しないでください。ない皮膚病変が存在しないことを確認してください。

    5。電極の配置とデバイスのセットアップ

    1. 頭の大きさを測定し、お肌を準備した後、M1に対応するマークを見つける。
    2. 次に、マークにわたってケーシング中心プラスチックを保持しながら目の前でM1マークは、対象者の頭の上にモジュラーEEG記録キャップを配置し維持。目の前に頭皮にM1十字マークを維持するためには、その上のHDケースを配置する前に周りの毛を移動することができます。キャップがぴったりですが快適にフィットすることを確認し、4リターンプラスチックケーシングの位置を調整します。他のアプローチは確かに可能ですが、以前の裁判16年には近似するの半径に戻り電極を配置M1からイーリー7.5センチメートル。その場所は、Czを、F3、T7およびP3( 図4)にほぼ一致した。その後、脳波キャップのストラップを調整します。
    3. 測定テープを使用して、電極間距離が治験実施計画書に基づいて適切であることを確認します。
    4. 頭皮が露出するまで木製の綿棒の終わりを使用して、プラスチック製の筐体の開口部を通って髪を分ける。各筐体の下に繰り返します。
    5. 頭皮表面から始まる、各プラスチック筐体の開口部を介して導電性ゲルの約1.5ミリリットルをご紹介します。ゲルのアプリケーションは、プラスチックシリンジを用いて達成することができる。慎重に、これは電流と不十分な電流が流れます( 図5)の短絡につながる可能性があるので、プラスチック筐体の周囲を越えてゲルを広げないようにしてください。
    6. 次に、その粗面が下向きと滑らかな丸みを帯びた面を上に向けて、それぞれのHDプラスチックケース内の位置1銀/塩化銀焼結リング電極を。使い方必要であれば、それはプラスチック筐体のベースにかかってまで、リング電極を下げるガイドとして注射器またはプランジャー。
    7. 電極をカバーするために、いくつかのより多くのゲルを追加し、場所( 図6)に電極をロックするためにHDのプラスチック筐体に付属のキャップを使用しています。このキャップは、刺激全体の場所に電極を保持します。位置にロックするキャップを回転させます。プラスチックキャップは簡単に電源が入らない場合は、無理な力を加えないでください。 5.6で説明したように電極を再調整した後、所定の位置にキャップをロックしようとします。 HDプラスチックケーシングのキャップは、Ag / AgClの焼結リング電極を完全にし、その適切な位置で挿入されているかを容易にするように設計されている。
    8. 椅子や被写体の服( 図7)にそれぞれのプラスチックケースとテープ彼らの周りの電極ケーブル、ループそれらの緊張を減らすために。
    9. 4x1のアダプタの出力ポートに出力ケーブルの丸みを帯びた端を接続します。
    10. 入力ケーブルtを使用従来のTDCはデバイスへの4x1のマルチ刺激アダプタを接続Ò。 4x1のアダプタ入力ポートに入力ケーブルの円錐プラグ側を接続し、従来のTDCはデバイスの出力ポートに入力ケーブル(2バナナ型プラグ)のもう一方の端を接続します。重要なのは、 "センター"とラベル付けされているケーブルは、陽極または陰極側のいずれかとし、中心電極から配信DC極性を定義するものです。従来のTDCはデバイスとの組み合わせで4x1のマルチ刺激アダプタを使用する際に、中心アノードまたは中央陰極を選択するためのスイッチやボタンがないことに注意してください。この極性は、上述したように、従来のTDCはデバイスの出力にコネクタケーブルバナナタイプのプラグを接続する工程を経て決定される。 TDCはとHD-TDCはで、 "陽極"は体内への正の電流が流れ、比較的正端子を指します。一方、 "カソード"はどこに正の電流トン相対負端子です鶏は出るボディを。
    11. 接続ができたら、両方のデバイスの電源をオンにします。
    12. インピーダンス値は、 "スキャン"するために4x1のマルチ刺激アダプタで "モード選択"ノブを回すことにより適切な範囲内にあることを確認します。デバイスは、表示ウィンドウで一度に1つの電極のインピーダンスを示す、電極をスキャンします。 "リードトグル"ボタンは、ディスプレイの電極のこの自動切り替えを切り替えるために使用することができます。ボタンが選択された電極上にディスプレイをロックし、インピーダンスを調べるために押すことができる。そして、デバイスが表示された電極を変更することができるように、再び押圧することができる。 4x1のマルチ刺激アダプタのデバイスが "品質のユニット"におけるインピーダンスを測定します。接触特性は、電極抵抗は、電極界面の電気化学プロセス21に非線形であることに基づいてテスト回路によるこれらの"質部"に正規化し、その電極抵抗(インピーダンス)ができているしたがって、誤解を招くこと。例えば、明らかに測定された抵抗は、現在のテスト22に完全に依存しています。下部 "品質のユニット"の値が望ましい。厳密なガイドラインはこれまで用意されていませんが、より低い、または1.50から2.0 "品質のユニット"に等しい値が以前の研究15,16でカットとして使用されている。

    刺激が被験者に配信されませんように4x1のマルチ刺激アダプタは、 "スキャン"(インピーダンスチェック)モードになっているときに、従来のTDCはデバイスをアクティブにしないでください。

    1. インピーダンス値は、これらの目的の範囲を超えている場合は、高インピーダンスを示す電極を含むプラスチック製筐体の蓋を開き、銀/塩化銀焼結リング電極を取り外します。上記のように最適なインピーダンスを得るために、髪と電極を調整する( すなわち 5.4から5.7)の手順に従ってください。 5.12で述べたように、再びインピーダンスを確認してください。目標品質値が達成される一旦、replumの複数形ケーシング上のCEはキャップ。必要に応じて他の電極に対して同じ手順を繰り返します。最適な品質表示は、被写体までの被験者から異なる場合がありますが、他のものに比べて一方の電極に高品質指標は、その電極に接触不良がある可能性があります。
    2. すべての電極のためのインピーダンス品質が所望の範囲内であることが確認されたら、 "合格"に "スキャン"から4x1のマルチ刺激アダプタでノブを "モードを選択"にしてください。この設定では、電流は4x1のデバイスに電極を介して従来のTDCはデバイスから渡すことができます。オペレータは今刺激を開始する準備ができています。

    6。刺激

    1. 参加者は椅子に座って楽にして刺激中目を覚ましたままであることを確認します。
    2. HD-TDCは、現在我々の以前の記事19に示すように、従来のTDCはデバイスのコントロールを使用して適用されます。配信されて刺激の持続時間と強度を確認し、調整するデバイスは、必要に応じて。また、セッション(偽またはアクティブ刺激)のモードを決定する。偽モードが選択される場合、デバイスは自動的にわずか30秒間電流を供給する。このアプローチは、従来のTDCは23HD-15の試験TDCは両方の参加者の盲検のために成功したことが報告されている。
    3. 従来のTDCはデバイスの "スタート"ボタンを押すことにより、HD-TDCはセッションを開始します。 DC強度はランプアップし、目標電流に達したときに連続して、光であるように "スタート"ライトが点滅します。タイマーは、残り時間が表示されますと "真の電流"インジケーターが中心電極と組み合わせる4リターン電極に供給される電流の強度が表示されます。
    4. これは、被験者が初期刺激期間24中かゆみやヒリヒリ、不快感を示している場合があるかもしれない。これらの症状があまりにも不快である必要があり、それは現在の強度がMAにすることをお勧めしますnually被写体が快適に感じるまで、 "リラックス"機能を使用して数秒間0.2〜0.5ミリアンペアによってランプダウン。直後に、電流の強さは徐々に本来の線量に戻って増やす必要があります。上記の感覚は、一般的な刺激の数分後に消えていく傾向にある。

    7。処置後に

    1. セッションが完了した後、所望であれば、すべてのチャンネル抵抗を再度測定することができる。プラスチック製のキャップを開けて、そっとケーシングから銀/塩化銀焼結リング電極を取り外します。必要に応じて、電極ワイヤに揺さぶる避けるために綿棒の平滑末端を使用しています。電極は、ジェルを削除してから、保存する前に乾燥するために、水道水で軽く洗浄する必要があります。
    2. 次に、埋め込まれたプラスチック製の筐体とEEGキャップを外します。参加者の毛髪をキャップおよび/またはケーシングに巻き込まれる可能性があるので、閉じたプラスチック製のキャップとEEGキャップを外さないでください。プラスチック筐体は、その後に洗浄する必要がありますゲルを削除し、ペーパータオルで乾燥した。
    3. ペーパータオルを使用して、対象者の頭から、残りのゲルを削除します。ゲルは水溶性であるので、一部の水がそれを削除するために使用することができる。
    4. それはあらゆる有害事象( 表3)を監視するための各刺激セッション後にアンケートを記入し、参加者に依頼することをお勧めします。

Representative Results

電極を適切に配置し、インピーダンス値が適正範囲内にある場合は、DCは、刺激の持続期間のために複数のカソード(陽極中央4x1のHD-TDCはため)にアノードから流れます。目標電流強度は、従来のTDCはデバイスによって配信され、 "真の現在の"インジケータに表示されます。偽のモードが選択された場合も、デバイスは自動的にその開始後DC約30秒を実現し停止し、インジケータは、DC配信の停止( 図8)が表示されます。

参加者は、かゆみ、ヒリヒリ感や刺激の開始時に若干の灼熱感を報告するのが一般的です。これらの現象は頻繁に偽とアクティブHD-TDCは15,16の両方の間に観察されており、意図したとおりにDCが配信されていることを示すべきである。しかし、彼らは一般的に刺激の最初の数分後に消えていく傾向にある。

内容は ">このように、4x1の-HD-TDCはによって生成されたフォーカル電流の流れは次のようになりますそれは、通常、より多くの電流を流すと、脳の領域は領域がほとんど、あるいはごくわずかな電流の流れが直接影響を受けることはありませんでしょうしながら変調である可能性が高いことが想定されます。ローカライズされた神経調節を生成することが期待。計算モデル4,14,15、従来のTDCは( 図9)と比較して、より多くの焦点脳刺激で4x1のリングHD-TDCは結果が。としてダッタによって報告されたことが示されている。4,11、 4x1のリングHD-TDCはによって誘発される皮質興奮性変調の領域は、リング周囲内に制限し、電界のピークは、中心電極の下にあった。対照的に、従来のTDCは、このような時間的同側および両側のような種々の他の領域の刺激を引き起こし前頭葉及び電場はそれらのいずれかの下ではなく、二つの電極の中間にピークに達した。

HD-TDCは、新規なtであるechniqueしたがって、その効果は、従来のTDCは業者として広くとして研究されていない。他はまだ探検するとしかし、その潜在的なアプリケーションには、似ています。 4x1のリングHD-TDCはを使用して、現在の研究では、健康なボランティアで、それはかなり暑さと寒さの感覚しきい値を減少させることができ、と冷たい痛みのしきい値( 10)15限界鎮痛効果につながることを示している。電位13,14( 図11)を誘発モータを用いて測定されるだけでなく、それは、皮質興奮性の著しい変化を引き起こすことができる。線維筋痛症の患者では、アクティブ4x1のリングHD-TDCは、知覚される痛みの大幅な削減( 図12)を誘導し、偽の16に比べて大幅に機械的な検出のしきい値を増加させた。

HD-TDCは、従来のTDCはを比較する研究では、それぞれの介入の効果を明らかにするために重要である。ただし、シングル10分sessio nは2.0ミリアンペアで陽極HD-TDCは、すでに14は、研究での使用をサポートし、従来のTDCは( 図13)よりも目立つ、長く持続興奮後遺症、より許容刺激を発揮するクオによって報告され、潜在的にされています臨床た。

図1
図1従来のTDCはデバイス(右)に接続されている4x1のマルチ刺激アダプタ(左)。

図2
図2:丸みを帯びた滑らかな(黒)と粗い表面と銀/塩化銀焼結リング電極、。電極は、4x1のACアダプタの出力ケーブルの整合受信機に接続されている。

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図3。解剖学的ランドマーク(左)と国際的な10〜20 EEGシステム(右)に基づいて一次運動野(M1)ローカライズ。

図4
図4 10〜20 EEGシステムに基づくHD電極のための提案ポジショニング。他のモンタージュも試験されてもよい。

図5
図5電気ゲルアプリケーション(左)。電極間に分流から電流を防止するために、世話をプラスチックケーシング(右)の限界を超えて電気ゲルの広がりを避けるために注意すべきである。

図6
図6。Pプラスチック筐体でリング電極のlacement。電極の粗面は、滑らかな丸みを帯びた表面顔を下向きとする必要があります。それはプラスチックのケーシング(左)と(右)の位置にロックされたキャップのベースにかかってまで、リング電極は、その後、低下させるべきである。

図7
図7の例4x1のHD-TDCはセットアップ。

図8
図8従来のTDCは装置によるアクティブのデリバリー(左)と偽(右)のモード。ダシルバらから 19。

図9
図9。一次運動野4x1のリングHD-TDCは(上)と標準的なバイポーラスポンジモンタージュ(下記)を用いた従来のTDCは間の計算モデルの比較。 より大きい数字を表示するには、ここをクリックしてください

図10
図10。暑さと寒さの感覚しきい値と前の健康な被験者で測定された冷たい痛みのしきい値(プレ)と後(ポスト)4x1のリングHD-TDCは。プロトコルは、20分間、一次運動野へのアクティブ陽極HD-TDCはまたは偽刺激の2ミリアンペアの配信に構成されていた。 Borckardt から変更15。 大きい図を表示するには、ここをクリックしてください

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モーター上の4x1のリングHD-TDCは図11。効果健常で電位(MEP)の振幅を誘発。プロトコルは、20分間、一次運動野へのアクティブ陽極HD-TDCはまたは偽刺激の1ミリアンペアの配信に構成されていた。 MEPは、刺激前後に測定し、後者の振幅はベースラインのものに正規化した。ウィスカは標準偏差を表す。 Caparelli-Daquer から変更13。

図12
図12。線維筋痛症患者の認知痛みで4x1のリングHD-TDCはの効果。患者は、前に視覚的数値スケールを使用してすぐに、30分間刺激した後、全体的な痛みを評価してもらった。プロトコルは、左一次運動野(2メートルに配信、アクティブ陽極と陰極側HD-TDCは、単一のセッションで構成されてい20分)と偽刺激のため。ウィスカは標準誤差を表す。ヴィラマールから変更16。

図13
図13従来のTDCはと4x1のリングHD-TDCはを使用して陽極と陰極刺激によって誘発される後遺症の比較。モーターは電位(MEP)の振幅が10分間通常のTDCは、または4x1のHD-TDCは2mAのの配信の前後に測定した誘発。シーケンシャル評価は後遺症の経時変化を評価するために実施した。 MEP振幅刺激後、ベースラインのそれに対して標準化した。クオから変更14。

あなたは今まで持っている... TMS / TDCはへの副作用を持っていた?
seizuを持っていた再?
意識不明の損失を持っていた?
ストロークを持っていた?
深刻な頭部外傷があった?
あなたの頭に手術を受けた?
任意の脳関連、神経の病気を持っていた?
脳損傷の原因となった可能性のある病気を持っていた?
あなたは、頻繁または重度の頭痛に苦しむのですか?
このような榴散弾、外科用クリップ、または溶接からフラグメントとして(口外側)あなたの頭の中で任意の金属を持っていますか?
このような心臓ペースメーカーや医療ポンプなどの任意の移植医療機器を持っていますか?
何か薬を服用していますか?
あなたは妊娠している、またはあなたが妊娠しているかもしれないかどうかを確認して性的にアクティブでないですか?
あなたの家族の誰もがてんかんを持っていますか?
あなたはそれ以上が必要なのでしょうかTDCは/ HD-TDCは、またはそれに関連するリスクについての説明?

表1。 TDCは/ HD-TDCは前に禁忌と注意事項についてはスクリーニング。

マテリアル One従来のTDCはデバイス
One 4x1のマルチ刺激アダプタ
四9ボルト電池
Oneモジュラー脳波記録キャップ
ファイブ銀/塩化銀焼結リング電極
ファイブ特別に設計されたHDのプラスチック筐体と、それぞれのキャップ
Oneプラスチックジャー
ケーブル
One測定テープ
One木製の綿棒
導電性ゲル
オン3 - または5 mlのシリンジ
粘着テープ
ペーパータオル

表2。材料。

あなたは、以下の症状や副作用のいずれかが発生しましたか? 下の空間に値(1-4)を入力します。
1-不在
2 - 軽度
3派
4重度
存在する場合は、これはHD-TDCはに関連していると思いますか?
1 - なし
2 - リモート
3可能
4考えられる
5明確
注釈
頭痛
首の痛み
頭皮の痛み
頭皮のやけど
うずき
皮膚の発赤
眠気
トラブル集中
急性気分の変化
その他(具体的に):

表3。 HD-TDCは以下の悪影響スクリーニング。

Discussion

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4x1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4x1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4x1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4x1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

4x1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4x1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4x1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、4x2の、3x3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4x1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4x1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、4x1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。

Disclosures

MFヴィラマール、MSフォルツ、AFダシルバとF Fregniこの記事に関連する利害の衝突を宣言しません。ニューヨーク市立大学では、非侵襲的脳M Biksonによる刺激や発明などのダッタに知的財産を持っています。 M BiksonとダッタはSoterixメディカル株式会社の株式を持っている

Acknowledgments

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。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
One conventional tDCS device (Soterix 1x1 Low-intensity DC Stimulator) Soterix Medical Inc., New York, NY, USA 1300A
One 4x1 Multichannel Stimulation Adapter Soterix Medical Inc., New York, NY, USA 4X1-C2
Four 9V batteries Many manufacturers available
One modular electr–ncephalogram 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

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