Терещенко Геннадий Михайлович

функциональная МРТ

Магнитная стимуляция 

Электрическая стимуляция

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ МИКРОПОЛЯРИЗАТОРЫ

В предыдущем обзоре я рассматривал микрополяризацию высокого разрешения (электроды маленького размера) и в качестве примера приводил лидера в том направлении – Soterix 5 и 9 канальные масштабируемые приборы.  Их же можно считать и многоканальными. С тех пор прошло не так много времени, но термин многоканальная микрополяризация (привильнее multichannel tDCS) широко вошел в науку и входит в практику.

В рамках Научного парка предпринимались попытки изготовить многоканальный прибор (предприятие «КАРЕ»), но до выпуска даже опытного образца дело не дошло. На заказ Лаборатории клинической нейрофизиологии и нейромодуляции откликнулся киевский производитель медицинского оборудования НМЦ "МедИнТех" и достаточно быстро выпустил 4-х канальный прибор МИТ-4М. Это был не первый результат успешного сотрудничества – для проведения процедур микрополяризации детям по индивидуальным схемам модернизировался прибор МИТ-ЭФ2, но он работал от сети электропитания.

           Основные технические характеристики МИТ-4М

1 Количество каналов, шт ............................................................4;

2 Диапазон изменения силы тока  (независимо по каждому каналу), мкА ............ 0-1000;

3 Аппарат работает от литиевого аккумулятора  800мА\ч.

4 Время зарядки полностью разряженного аккумулятора - 10 часов.

5 Потребляемая мощность, ВА, не более.................................20;

6 Аппарат обеспечивает установку длительности процедуры от 1 до 99 мин.

7 Масса блока электронного не более 3.5 кг.

8 Габаритные размеры блока электронного, мм ......240x140x70.

9 Аппарат обеспечивает продолжительную работу от аккумулятора  не  менее 12 часов.

10 По способу от поражения электрическим током, аппарат соответствует изделиям класса II тип BF по ДСТУ 3798.

11 Возможность записи в память длительности процедуры

 

Он позволяет осуществлять комбинированное воздействие постоянного электрического микротока через различные ткани на более глубокие структуры и может применяться:

- для здоровых - для нормализации и развития, как мозга, так и периферической нервной системы и для профилактики переутомления

- для больных – при лечении заболеваний нервной системы, дегенеративно-дистрофических процессов, реабилитации после травм и последствий хирургических операций.

В основном МИКРОПОЛЯРИЗАЦИЯ проводится в двух вариантах: ТКМП (транскраниальная микрополяризация) и ТВМП (трансвертебральная микрополяризация). В связи с тенденцией уменьшения размеров электродов (для фокальности воздействия) принято считать предельно допустимыми следующие значения токов: для ТКМП – 1000мкА, для ТВМП - 3000мкА.

Практическая проверка работы первого промышленного образца показал , что производитель постарался учесть все замечания специалистов реально работающих в сфере нейромодуляции (Центр им. Януша Корчака, Одесса, Центр психического здоровья, Одесса), прибор устойчив, имеет длинные провода, прост в обращении и может длительное время работать от аккумулятора. Контрольные замеры показали соответствие выставляемых токов и их стабильность при изменении переходного сопротивления.

 Вместе с тем в  эксплуатации прибора есть свои особенности, которые могут показаться неудобными:

-сначала начинается процедура (идет отсчет времени) а потом выставляются параметры поляризации (ток по каждому каналу), но если учесть, что для разработки приборов МИТ привлекался великий практик проф. Самосюк , то становится понятным, что это преимущество – ток всегда нарастает постепенно до установленного в протоколе значения!

- ток выставляется вращением ручек реостатов – вроде архаизм, но мы такие «архаизмы» видим и у Сотерикса.

- отображаемый ток имеет три разряда в мкА, значения единиц мкА, немного отвлекают и без навыка сложно выставить точно десятки , но эта опция может пригодиться при применении на точечных электродах .

Рекомендации по доработке:

В связи с увеличением числа каналов увеличилось и число проводов, исполнение проводов продуманное и не вызывает спутывания, но при наложении могут возникнуть сложности с установлением нужного канала по протоколу – все провода абсолютно неразличимы. Рекомендуется устанавливать перемещаемую по проводу эластичную трубочку с маркировкой номера канала. Для удобства манипуляций с одновременным использованием всех каналов желательно изготовить поддерживающее приспособление (съемный холдер) для размещения  проводов и электродов

 

А нужно ли большое количество каналов для микрополяризации? Вопрос дискутируется в передовых научных кругах. Я привожу иллюстрацию в доказательство преимуществ данного метода при постинсультной реабилитации. Авторы приводят два варианта размещения электродов : при постинсультной двигательной реабилитации нижних конечностей и при реабилитации при афазии. Приведены сравнения многоканальной (до 4-х каналов ) и классической 1-но канальной (2-х канальной). На диаграммах отражаются зоны активации и угнетения красным и синим цветами соответственно.

 

 

 

 

Данные взяты из  статьи «Возможности управляемой многоканальной неинвазивной транскраниальной токовой стимуляцией при постинсультной реабилитации».  Статья предоставлена одним из авторов по запросу в ResearchGate. Следует отметить , что для изучения зон активации и угнетения коры головного мозга применялись електроэцефалографическое картирование  , совмещенное с термокартированием в близком к инфракрасному диапазону, и функциональная магниторезонансная томография.

 

Opportunities for Guided Multichannel Non-invasive Transcranial Current Stimulation in Poststroke Rehabilitation

Begonya Otal¹, Anirban Dutta², Águida Foerster³, Oscar Ripolles¹, Amy Kuceyeski⁴,Pedro C. Miranda⁵, Dylan J. Edwards⁶, Tihomir V. Ilić⁷, Michael A. Nitsche^8,9 and Giulio Ruffini^1,10*

• ¹Neuroelectrics Barcelona, Barcelona, Spain

• ²INRIA (Sophia Antipolis), Université Montpellier, Montpellier, France

• ³University of Medicine Göttingen, Göttingen, Germany

• ⁴Department of Radiology, Brain and Mind Research Institute, Weill Cornell Medical College, New York, NY, USA

• ⁵Institute of Biophysics and Biomedical Engineering (IBEB), Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal

• ⁶Non-Invasive Brain Stimulation and Human Motor Control Laboratory, Burke-Cornell Medical Research Institute, White Plains, NY, USA

• ⁷Department of Clinical Neurophysiology, Medical Faculty of Military Medical Academy, University of Defense, Belgrade, Serbia

• ⁸Leibniz Research Centre for Working Environment and Human Factors, Technical University of Dortmund, Dortmund, Germany

• ⁹Department of Neurology, University Medical Hospital Bergmannsheil, Bochum, Germany

• ¹⁰Starlab Barcelona, Barcelona, Spain

Транскраниальная микрополяризация (англоязычный аналог-  tdcs - transcranial direct current stimulation)

 

 

 

 

Обзор современных приборов микрополяризации высокого разрешения

Методика транскраниальной электростимуляции имеет различное название у нас и в англоязычном зарубежье:

-  tDCS transcranial Direct Current Stimulation в дословном переводе- транскраниальная стимуляция постоянным током;

-   ТКМП транскраниальная микрополяризация

tDCS предполагает воздействие очень слабым током, ТКМП предполагает поляризацию (выравнивание вдоль силовых линий электрического поля электрических диполей) и протекание тока даже слабого не имеет необходимости, просто избежать паразитных токов в биологических организмах сложно из-за электролитической природы жидких субстанций, а они
являются проводниками электрического тока. Исходя из этого- увеличение силы тока иногда приводит к обратному, чем ожидается, результату и могут приводить к нежелательным побочным эффектам в местах расположения электродов.

По классической электростимуляции основным показателем должна быть плотность тока, которая зависит от площади электрода и силы тока генерируемой самим стимулятором. К сожалению практически ни один стимулятор не дает возможности контролировать этот параметр! Сложности в стандартизации параметров процедур возникают и в связи с изменением силы тока в течении одной процедуры (высыхание физраствора, ухудшения контакта с кожей и т.п.) .
Стимуляторы от передовых производителей имеют специальные возможности контроля переходного сопротивления электрод-кожа, комплексного сопротивления тела человека и обеспечения постоянства тока.

Классическая микрополяризация двумя электродами значительной площади не позволяла обеспечивать избирательное (фокальное) воздействие на зоны коры мозга и на глубокие структуры мозга. Проблема неудобства наложения больших электродов возникала и при стимуляции детей.

Эти факторы привели к необходимости перехода на меньшую площадь электродов .

Так в Одессе, по заданию Референтной лаборатории клинической нейрофизиологии НИИ МТ, Научно-производственная фирма «КАРЕ» изготовила экспериментальную партию электродов различной конфигурации и площади. Первые эксперименты подтвердили предположения об улучшении фокальности таких электродов.

 Это стало началом перехода к ТКМП высокого разрешения – возможности увеличения точности и дозированности воздействия, перехода к стимулированию большим количеством электродов. НПФ «КАРЕ» также адаптировала свой электростимулятор «КВАДРАТ» к возможности проведения сеансов микрополяризации.

По такому же пути шла и американская фирма Soterix Medical, они начинали с линейки приборов для электростимуляции и вышли на лидирующие позиции в сфере микрополяризации. Постоянные связи команды инженеров с исследователями привело к созданию   систем HD-tDCS в вариантах 4х1 и МхN. Они подтвердили лучшую эффективность стимуляици рядом клинических испытаний.

Транскраниальная микрополяризация высокого разрешения (ТКМП ВР) является гибкой технологией воздействия на кору и глубокие структуры головного мозга слабыми токами. В отличии от других нейромодулирующих методик, ТКМП ВР является неинвазивной , избирательной и может усиливать терапевтический потенциал, удобство, безопасность и выгодную стоимость ТКМП.

ТКМП ВР использует не по одному электроду а массив электродов . В отличие от ТКМП , где используются большие по площади электроды с поролоновыми подкладками для пропитки , ТКМП ВР от Сотерикс  используют маленькие электроды с гелевым наполнением. У Сотерикса запатентована аппаратная методика , которая позволяет   безопасное и легко переносимое проведение тока через электроды размещенные на покровах, данная технология подтверждена клиническими испытаниями. Специальное программное обеспечение позволяет гибко воздействовать на области мозга и индивидуализировать стимуляцию.

 Оптимизация нагрузки – уменьшение токовой нагрузки и времени стимуляции за счет прицельного протокола. Применение оптимизированного индивидуального протокола.

Иллюстрация сравнения отклика структур мозга при ТКМП (большие электроды) и ТКМП ВР по снимкам функционального МРТ. Под маленькими электродами мы наблюдаем большей возбуждение коры именно в области анода.

Система размещения электродов , предлагаемая Сотериксом, основана на электроэнцефалографической системе 10/10, мы  применяем другой подход и применяем систему 10/20. Сотерикс изначально развивался из системы стимуляции 1х1 и далее двигался в сторону ЭЭГ, у нас ситуация другая – мы шли от диагностической системы ЭЭГ и продвигаем в Украине минимальный стандарт 10/20 и далее на основе результатов количественной ЭЭГ разрабатываются протоколы стимуляции: ТКМП или БОС. Мы не ограничиваемся только ТКМП, результаты кЭЭГ востребованы  и для других нейромодулирующих методик (транскраниальная магнитная стимуляция, стимуляция по аудио каналу и костной проводимости акустических волн) для определения динамических изменений состояний пациента.

К неоспоримым достоинствам Сотерикса можно отнести:                http://soterixmedical.com/hd-tdcs/mxn

- Щадящая и безопасная стимуляция, подтвержденная клиническими исследованиями.

- эксклюзивное программное обеспечение , позволяющее управлять каждым электродом а соответственно снижать дозу , что важно для клинических исследований.

- высокое качество изготовления оборудования обеспечивает высочайший уровень точности и безопасности в проведении клинических испытаний и научных экспериментов особенно с ТКМП ВР

- простая и удобная настройка параметров нейромодуляции

- применение специально разработанных хлор-серебрянных электродов с наполнением токопроводящим гелем.

Суть применения монтажа 4х1

Протекание тока ограничивается областью круга 4-х электродов снижаярадиус круга и повышая фокусность. Этому служит и программное обеспечение. Но инновация на этом не заканчивается, ученые обнаружили , что 4х1 ТКМП ВР обеспечивает унифокальную стимуляцию, это значит, что поляризация центрального электрода будет определять направление нейромодуляции под кольцом. Это контрастирует с  обычной ТКМП где наличие одного анода и одного катода всегда производит двунаправленную модуляцию (даже при использовании экстрацефального электрода). 4х1 ТКМП ВР поэтому предоставляет возможность выбирать не только область коры мозга но и модулировать возбудимость области мозга с выбранной полярностью без появления значимого противоэлектродного тока.

Суть применения монтажа МхN

Применяется большее количество анодов и катодов, которое подбирается с использованием специальной программы моделирования и прицеливания. Каждый канал имеет свою индивидуальную настройку. На данный момент это единственная, известная мне, система . Я вижу огромные перспективы использования такой системы в сложнейших комплексных нарушениях и расстройствах. 

Публикации  

• Gyri –precise head model of  transcranial DC stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad. Brain Stimulation. 2009; 2(4):201-207.     Datta A, Bansal V, Diaz J, Patel J, Reato D, Bikson M. Точность до уровня извилины. Улучшенная пространственная точность      при использовании круглых элестродов по сравнению с прямоугольными.
• Focal modulation of primary motor cortex in Fibromyalgia using 4x1-Ring High-Definition Transcranial Direct Current
       Stimulation (HD-tDCS): Immediate and delayed analgesic effects of cathodal      and anodal stimulation. J Pain 2013; 14(4): 371-83.
       Фокальная модуляция первичной моторной коры при фибромалгии с использованием 4х1 круглых ТКМП ВР: немедленный и отложенный анальгетический эффект катодной и анодной стимуляции.     Villamar MF,
       Wivatvongvana P, Patumanond J, Bikson M, Truong DQ, Datta A, Fregi F.
• A Pilot Study of the Tolerability and Effects of High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation  (HD-tDCS) on Pain Perception. Journal of Pain . 2012; 13(2): 112-120.     Borckardt JJ, Bikson M, Frohman H, Reeves ST, Datta A, Bansal V, Madan A,
       Barth K, George MS. Пилотное исследование переносимости и эффектов ТКМП ВР в ощущении боли
• Comparing cortical plasticity induced by conventional and high-definition 4x1 ring tDCS: a  neurophysiological study Brain Stimulation 2013; 6(4):644-8.     Kuo HI, Datta A, Bikson M, Minhas P. Paulus W, Kuo MF, Nitsche MA. Сравнение кортикальной пластичности вызванные обычным ТКМП и ТКМП ВР

Варианты применения HD-tDCS Soterix Medical:

- Использование стандартной платформы для
микрополяризации 1х1 с адаптером для высокого разрешения

- Применение специализированного многоканального масштабируемого стимулятора. Имеется стимулятор на 5 и на 9 каналов . Эти блоки могут объединяться (масштабироваться) с максимальным количеством каналов 82.

При каждом соединении от каждого блока отбирается по одному каналу для соединения в общую систему.

По вопросам приобретения Микрополяризаторов «КВАДРАТ» обращаться к Бурдыке Леониду Федоровичу

НПФ КАРЕ, Одесса, Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript . На данный момент Прибор проходит процедуру регистрации как прибор медицинского назначения.

По вопросам приобретения стимуляторов Сотерикс обращаться к Кияну Александру Сергеевичу  http://mind-stimulation.com/kontakty/

По вопросам методики пишите на Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript