Transcranial likström stimulering (TFF) är en icke-invasiv hjärnstimulering teknik som har visat initiala terapeutiska effekter i flera neurologiska tillstånd. Den främsta mekanismen bakom dessa terapeutiska effekter är moduleringen av kortikala retbarhet. Därför skulle online-övervakning av kortikala retbarhet hjälpa parametrar guide stimulering och optimera dess terapeutiska effekter. I denna artikel granskar vi användningen av en ny enhet som kombinerar samtidiga TFF och EEG-övervakning i realtid.
Transkraniell likström stimulering (TFF) är en teknik som ger svaga elektriska strömmar genom hårbotten. Denna konstant elektrisk ström inducerar förändringar i neuronala membran retbarhet, vilket resulterar i sekundära förändringar i kortikal aktivitet. Även TFF har de flesta av sina neuromodulatory effekter på den underliggande cortex, kan TFF effekter också iakttas i avlägsna neurala nätverk. Därför kan samtidig EEG-övervakning av effekterna av TFF ge värdefull information om de mekanismer för TFF. Dessutom kan EEG fynd vara en viktig surrogatmarkör för effekterna av TFF och kan sålunda användas för att optimera dess parametrar. Denna kombinerade EEG-TFF-systemet kan även användas för förebyggande behandling av neurologiska sjukdomar som kännetecknas av onormala toppar av kortikal retbarhet, såsom kramper. Ett sådant system skulle ligga till grund för en icke-invasiv sluten slinga enhet. I den här artikeln presenterar vi en ny enhet som är kapabel att utilarsy TFF och EEG samtidigt. För att, beskriver vi i ett steg-för-steg sätt de viktigaste förfarandena för tillämpningen av denna enhet med hjälp av schematiska figurer, tabeller och demonstrationer video. Dessutom ger vi en litteraturstudie om kliniska användningar av TFF och dess kortikala effekter mätt med EEG-tekniker.
Transcranial likström stimulering (TFF) är en teknik som använder svaga och direkt elektrisk ström levereras kontinuerligt genom hårbotten för att inducera förändringar i kortikala retbarhet 1, 2. Använda motoriska framkallade potentialer som markör för motoriska cortex retbarhet, demonstrerade Nitsche och Paulus 3 att riktningen för de TFF effekter över hjärnan är polariteten-specifik: katodstimulering inducerar en minskning i kortikal retbarhet, medan anodstimulering inducerar en ökning av kortikal retbarhet . Denna effekt på kortikala retbarhet kan pågå i över en timme efter stimulering. Dessa TFF-inducerade förändringar i kortikala retbarhet kan medföra avsevärda effekter på beteendet. En viktig fråga är att variationen i TFF effekterna på beteendet. Det finns flera skäl till denna variation. Studier på fMRI 4 och elektroencefalografi (EEG) 5,6 visar att även TFF har mest aktiverande effeCT den underliggande cortex, väcker stimulans omfattande förändringar i andra delar av hjärnan. Dessutom har det visats att TFF effekter beror på tillståndet av utgångsvärdet kortikal aktivitet 7. Med tanke på dessa källor till variation, är användningen av bättre surrogat för att mäta effekterna av TFF önskvärt.
I detta sammanhang föreslår vi användning av samtidig EEG-övervakning för att ge data i realtid om hur TFF på kortikala retbarhet av flera skäl. Först, för att optimera stimuleringsparametrar av TFF. Dels att ge insikter i nya mål för terapier. Tredje, för att säkerställa säkerhet under hjärnstimulering, särskilt hos barn. Fjärde, för att underlätta tidig upptäckt och behandling av kramper hos patienter med svårbehandlad epilepsi dvs slutna systemet. Slutligen kan den här enheten har också en potentiell tillämpning i hjärna-dator gränssnitt system.
På grund av den kritiska rollenövervaka kortikala upphetsning förändringar relaterade till icke-invasiv hjärnstimulering, är syftet med denna artikel att visa hur man kan kombinera användningen av TFF med EEG med hjälp av en ny anordning (StarstimÒ – Neuroelectrics Instrument Controller, v 1,0, Rev 2012-08 -01, Neurolelectrics, Barcelona, Spanien). Det bör noteras att denna artikel inte ger information om TFF ansökan. För en fullständig förståelse av tillämpningen av denna teknik som vi rekommenderar att läsa artikeln om TFF från DaSilva et al. 11
Säkerhetsfrågor
Inledningsvis bör patienter undersökas för eventuella kontraindikationer för TFF 11. Kontrollera också för hudskador eller sjukdomar, eftersom det finns bevis för TFF inducerade skador enligt hudens integritet. Om TFF är starkt indicerat över en skadade området, är det möjligt att göra det på lägre intensitet, dvs 0,5-1,0 mA. Emellertid är det inte säkert att detta kommer att förhindra hudirritationer eller lesioner. Sålunda bör det tillstånd i huden under elektroderna skall inspekteras före och efter TFF 2.
Impedans och elektroder
Elektrod impedanser bör vara så låga som möjligt. Detta minskar risken för interna och externa störningar eller förvrängda signaler. Impedanser bör också kontrolleras igen snart det föreligger en artefakt finns i signalen 37.
Alla elektroder måste vara av god kvalitet med intakta ytor. Reanvändbara elektroder med varierande ytor kan skapa ojämnt strömtäthet. Alla ytelektroder bör tillämpas med tillräckligt ledande gel för att säkerställa låga impedanser och impedanserna bör kontrolleras för artefakter 37.
Slutna system
Ett slutet system är ett system som kan diagnostisera elektrofysiologiska avvikelser och behandla dem omgående 8, 10. Ett belysande exempel är den EEG spik detektor för en mötande beslag. Denna princip har tillämpats framgångsrikt i patienter med svår epilepsi. Morrell och kollegor 9 behandlades 191 patienter med svårbehandlad epilepsi med en hjärna implanterad stimulator och observerade en signifikant minskning av anfallsfrekvens samt förbättringar i livskvalitet. Trots framgångarna är invasiva procedurer förknippade med risker och komplikationer såsom lokal infektion eller oönskade humör eller kognitiva effekter och därför ett alterntivt, är icke-invasiv metod önskvärd. Därför kan den nuvarande anordningen utgör ett intressant alternativ för de patienter som behöver snabb neurofysiologisk diagnos och snabb behandling, såsom patienter med epilepsi.
Det slutna systemet ansökan kanske inte begränsas till patienter med epilepsi bara. Flera nya studier har antytt att EEG-förändringar kan vara markörer för olika neuropsykiatriska sjukdomar 30. Med en kombination av TFF och EEG kan också vara användbart för att optimera parametrarna för stimulering. Sådana algoritmer är ännu outvecklad, men kombinationen av resultaten från EEG och TFF studier kan hjälpa till i en sådan utveckling.
Jämfört med TMS, som är en annan icke-invasiv hjärnstimulering teknik, är TFF vara mycket mer lämpade för terapeutiska ändamål främst på grund av dess låga kostnader och relativt bärbarhet. Dessutom, att ha ett system som använder ett huvud mössa med förutbestämd electrode platser kan standardisera plats stimulans och förbättra resultaten. En annan fördel med denna anordning är möjligheten att stimulera till mer än ett ställe samtidigt, vilket har visat sig vara kliniskt överlägset än konventionell stimulering enligt vissa författare 38, 39.
Även om enheten visar tydliga fördelar, vissa begränsningar måste åtgärdas för att förbättra enheten för framtiden. Först kan anordningen inte stimulera och registrera EEG-signaler på samma plats samtidigt (se figur 9). Det andra är antalet tillgängliga kanaler för att spela in EEG låg. Den vanliga rekommendationen är att använda minst 16-kanaler för en adekvat EEG studie 40 och ännu fler kanaler för elektro-oculography att upptäcka artefakter ögonrörelser. Ja, under de senaste åren har det funnits en tendens att öka antalet kanaler i EEG / TFF studier (tabell 3). Trots det låga antalet kanaler miGHT påverkar känslighet vid detektering av dynamiska förändringar i kortikala retbarhet, kan sådant system ändå vara användbart för att hitta algoritmer för specifika elektrodställena.
The authors have nothing to disclose.
PS fått finansiering stöd från CAPES, Brasilien. Detta arbete har delvis stöd med ett bidrag från CIMIT. Författarna är också tacksamma för Uri Fligil för hans tekniskt bistånd och till Olivia Gozel och Noelle Chiavetta för deras hjälp att redigera detta manuskript.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material | |||
Neoprene HeadCap | Neuroelectrics | NE019 | 1 |
Neoprene Headband | Neuroelectrics | NE020 | 1 |
Frontal dry electrode front-end | Neuroelectrics | NE021 | 4 |
Gel electrode front-end | Neuroelectrics | NE022 | 8 |
Gel Bottle 60cl | Neuroelectrics | NE016 | 1 |
Stimulation electrode Pi cm2 | Neuroelectrics | NE024 | 8 |
Saline solution bottle 100ml | Neuroelectrics | NE033 | 1 |
Sponge electrode fron-end 25 cm2 | Neuroelectrics | NE026 | 4 |
Adhesive Electrode Front-end | Neuroelectrics | NE025 | 25 |
USB Bluetooth Dongle | Neuroelectrics | NE031 | 1 |
USB card with software | Neuroelectrics | NE015 | 1 |
Curved Syringe | Neuroelectrics | NE014 | 1 |
microUSB NECBOX charger | Neuroelectrics | NE013 | 1 |
Electrode cable | Neuroelectrics | NE017 10 | 1 |
Material Name | |||
StarStim NECBOX | Neuroelectrics | NE012 | 1 |