Obrazowanie in vivo przepływu terapeutycznego prądu elektrycznego (tDCS)

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) i głęboka stymulacja mózgu (DBS) to przykłady terapii elektrostymulacyjnych, które szybko zyskują zainteresowanie jako środki modulujące funkcje motoryczne, przetwarzanie semantyczne i funkcje wykonawcze. Obie terapie przyciągnęły wiele badań klinicznych i eksperymentalnych. Stwierdzono, że tDCS ma zarówno działanie ułatwiające, jak i hamujące na mózg, w zależności od polaryzacji stymulacji i położenia elektrod. DBS został dokładnie oceniony klinicznie pod kątem leczenia zaburzeń ruchowych, głównie choroby Parkinsona, i rozszerza swój zasięg o leczenie zaburzeń, takich jak ogniskowa dystonia, depresja i przewlekły ból. Chociaż wciąż znajduje się głównie w fazie eksperymentalnej, aplikacje i akceptacja tDCS rosną niezwykle szybko.

Chociaż zmiany funkcjonalne związane z tDCS można sklasyfikować bez znajomości leżącej u ich podstaw neurofizjologii, zrozumienie, gdzie faktycznie płynie przyłożony zewnętrznie prąd w każdej technice stymulacji elektrycznej, ma kluczowe znaczenie jako podstawa do zrozumienia, na które obszary mózgu, obwody lub elementy wpływają te zmiany. terapii i jak mogą wystąpić te zmiany. Taka wiedza doprowadzi do lepszego zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw tych terapii, a tym samym do bardziej ukierunkowanych i skutecznych wzorców i lokalizacji stymulacji. Ostatecznie doprowadzi to do bardziej wydajnych i nowatorskich zastosowań klinicznych.

W wielu badaniach symulowano skutki obecnej aplikacji zarówno w modalnościach zewnątrz-, jak i wewnątrzczaszkowych za pomocą symulacji komputerowej. Symulacje zawsze będą ograniczone błędami w interpretacji danych MRI podczas segmentacji, różnicami między założonymi a rzeczywistymi wartościami przewodnictwa elektrycznego oraz rozbieżnościami między rzeczywistymi a domniemanymi lokalizacjami i rozmiarami elektrod. Dlatego bardzo potrzebne są lepsze metody zrozumienia i weryfikacji rozkładu przepływu prądu.

W tym badaniu niedawno opracowano technikę obrazowania fazowego opartą na MRI w celu bardziej bezpośredniego pomiaru gęstości prądu in vivo. W przeciwieństwie do wcześniejszych metod pomiaru przepływu prądu elektrycznego opartych na MRI, technika ta działa bez konieczności zmiany pozycji pacjenta. Metody te zostaną poddane walidacji w odniesieniu do modeli tematycznych o wysokiej rozdzielczości, obejmujących wiele przedziałów tkankowych, w tym anizotropową istotę białą. W ten sposób powstała nowa bezpośrednia metoda pomiaru w stosunku do najnowocześniejszych metod modelowania.