Verwendung einer von zu Hause aus überwachten, transkraniellen Gleichstromstimulation bei Phantomschmerzen

Zusammenfassung

Das Ziel dieser Studie ist es, ein Protokoll für die häusliche Verabreichung der fernüberwachten transkraniellen Gleichstromstimulation (RS-tDCS) zu beschreiben, das die Standardverfahren der klinischen Praxis, einschließlich Sicherheit, Reproduzierbarkeit und Verträglichkeit, beibehält. Die eingeschlossenen Teilnehmer werden Patienten mit Phantomschmerzen (PLP) sein.

Zusammenfassung

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist eine nichtinvasive Hirnstimulationstechnik, bei der Gleichströme mit niedriger Amplitude verwendet werden, um die kortikale Erregbarkeit zu verändern. Frühere Studien haben die Sicherheit und Verträglichkeit von tDCS und sein Potenzial zur Linderung von Symptomen nachgewiesen. Die Auswirkungen sind jedoch kumulativ, was die Einhaltung der Behandlung erschwert, da häufige Besuche in der Klinik oder im ambulanten Zentrum erforderlich sind. Darüber hinaus schränken der Zeitaufwand für den Transport zum Zentrum und die damit verbundenen Kosten die Zugänglichkeit der Behandlung für viele Teilnehmer ein.

Gemäß den Richtlinien für die Implementierung der fernüberwachten transkraniellen Gleichstromstimulation (RS-tDCS) schlagen wir ein Protokoll vor, das für die fernüberwachte und häusliche Teilnahme entwickelt wurde und spezielle Geräte und Materialien verwendet, die für die Verwendung durch Patienten modifiziert wurden, mit Echtzeitüberwachung durch Forscher über eine verschlüsselte Videokonferenzplattform. Wir haben detaillierte Lehrmaterialien und strukturierte Schulungsverfahren entwickelt, um eine Selbst- oder Proxy-Administration zu ermöglichen, während sie aus der Ferne in Echtzeit überwacht wird. Dieses Protokoll hat ein spezifisches Design, um eine Reihe von Kontrollpunkten während des Trainings und der Durchführung des Besuchs zu haben. Dieses Protokoll wird derzeit in einer großen pragmatischen Studie zu RS-tDCS bei Phantomschmerzen (PLP) verwendet. In diesem Artikel werden wir die betrieblichen Herausforderungen bei der Durchführung einer RS-tDCS-Sitzung zu Hause diskutieren und Methoden zur Verbesserung ihrer Wirksamkeit mit überwachten Sitzungen aufzeigen.

Einleitung

Das Schmerzempfinden und Unbehagen, das bei einer amputierten Gliedmaße auftritt und als Phantomschmerzen (PLP) bezeichnet wird, ist eine komplexe, schwer zu behandelnde Erkrankung, die aus einer refraktären Natur besteht, die zu der Schwierigkeit beiträgt, eine vollständige und lang anhaltende Schmerzlinderung und -behandlung zu erreichen. Das Fehlen einer wirksamen Behandlung aufgrund seiner neuropathischen Natur, die auf abnormale Nervenaktivität oder Signalübertragung, neuronale Plastizität, psychologische Faktoren und begrenztes Verständnis und Forschung zurückzuführen ist, beeinflusst die Komplexität des Phänomens in der Schmerzdarstellung und den Behandlungsergebnissen. Von allen verfügbaren Behandlungen haben neuere Studien mit transkranieller Gleichstromstimulation (tDCS) positive Ergebnisse bei der Kombination der Stimulation des primären motorischen Kortex (M1) mit motorischen Repräsentationstechniken berichtet 1,2,3,4. Wie Kikkert et al. 2019 veröffentlichten, führten die Langzeiteffekte der kombinierten Stimulation zu einer signifikanten, anhaltenden Schmerzreduktion nach der Intervention und einer Nachbeobachtungszeit von 3 Monaten, mit signifikanten Verbesserungen und großen Effektstärken bei Amputierten der unteren Extremitäten.

Obwohl die Auswirkungen vielversprechend sind, sind die klinischen Übersetzungen dieser Ergebnisse aufgrund geografischer Einschränkungen und Behinderungen im Zusammenhang mit Amputationen, die den Zugang zu einer angemessenen Rehabilitation nach einer Amputation verzögern und beeinträchtigen, begrenzt⁵. Eine Lösung besteht darin, diese Interventionen in entfernten Umgebungen mithilfe digitaler Technologien und telemedizinischer Ansätze einzusetzen⁶. Ein kürzlich veröffentlichter internationaler Konsens berichtete über die Anforderungen für die erfolgreiche Implementierung der digitalisierten Elektrostimulation⁷, einschließlich eines jederzeit verfügbaren Support-Teams für die Verwaltung medizinischer Notfälle, Kostenoptimierungsstrategien, der Implementierung von Versicherungsschutz für die weitere Entwicklung vor Ort, spezialisierter Teams oder Dienstleistungen von Drittanbietern für die Entwicklung von Software und Hardware für die Fernnutzung von Geräten. digitale Marketingstrategien zur Verbesserung der Werbung bei potenziellen Patienten und Frontend-Schnittstellen zur Verbesserung der Benutzererfahrung.

Die adäquate Implementierung von fernüberwachten transkraniellen Gleichstromstimulationsprotokollen (RS-tDCS) hat das Potenzial, die klinische Anwendung dieser sicheren und wirksamen Intervention^zu beschleunigen 4 und ihre Kombination mit Verhaltensmodalitäten zu erleichtern, die zu Hause durchgeführt werden können (z. B. Physiotherapie, Achtsamkeit). Jüngste Studien haben die Machbarkeit und gleichwertige Ergebnisse mit RS-tDCS im Vergleich zu früheren Vor-Ort-tDCS-Studien für die gleiche Erkrankung gezeigt ^8,9. Praktische Details und Anleitungen zur Implementierung von RS-tDCS für klinische Studien bei chronischen Schmerzen sind in der Literatur jedoch noch begrenzt. Es gibt offene Fragen zu RS-tDCS, wie z. B. die Notwendigkeit einer Online-Supervision, die von einem ausgebildeten Spezialisten in der Technik durchgeführt wird, im Vergleich zur selbst durchgeführten tDCS-Therapie nach angemessenem Coaching. Darüber hinaus bleiben Fragen zur Registrierung von Metadaten, zur Einhaltung der Behandlungsrichtlinien, zum Einsatz von Technologien wie Apps zur Verfolgung der Kontaktqualität und der Nutzungszeit, zur Vermeidung des Missbrauchs von Geräten im Zusammenhang mit außerplanmäßigen Stimulationssitzungen und zu Themen im Zusammenhang mit "Internetproblemen" unbeantwortet - Schutz personenbezogener Daten, Aufzeichnung von Gesundheitsakten, Regeln für die gemeinsame Nutzung und Passwortschutz für den Zugang.

Daher ist es unser Ziel, eine visuelle Richtlinie für die Durchführung einer RS-tDCS-Sitzung sowie eine Beschreibung der Logistik und der Herausforderungen ihrer Implementierung zur Behandlung von Phantomschmerzen (PLP) im Rahmen einer pragmatischen klinischen Studie bereitzustellen.

Protokoll

Alle Verfahren wurden nach institutionell genehmigten Protokollen mit Zustimmung des Patienten durchgeführt. In Abbildung 1 finden Sie ein Bild des Interventionskits und der Hauptkomponenten und in Abbildung 2 die RS-tDCS-Sitzungsstruktur.

1. Verfahren vor der Intervention

1. Führen Sie die Vorauswahl der Rekrutierung nach Ein- und Ausschlusskriterien durch. Schließen Sie Patienten ein, die erwachsene Amputierte sind, die regelmäßig einmal pro Woche oder öfter Phantomschmerzen mit einer Intensität von mindestens 4 auf einer visuellen Analogskala (VAS) haben und die keine Kontraindikationen für tDCS oder instabile Komorbiditäten haben.
   HINWEIS: Die Stichprobengröße wurde gemäß einer Berechnung auf der Grundlage unserer vorläufigen Ergebnisse aus einer früheren RCT und unserer Metaanalyse zu tDCS-Effekten unter Berücksichtigung des minimal klinisch signifikanten Unterschieds einer Effektstärke von 0,5 (80) berechnet. Wir nahmen einen Fehler vom Typ I von 5 % und vom Typ 2 von 20 % an, indem wir eine t-Test-Berechnung für Differenzen verwendeten, und erweiterten ihn, um eine Fluktuationsrate von 10 % zu berücksichtigen. Erreicht wurden 145 Probanden pro Gruppe, insgesamt 290.
2. Nehmen Sie den Probanden in die Forschungsstudie auf, indem Sie die Registrierung ausfüllen, einschließlich der Einwilligungserklärung, des Geburtsdatums, des Geschlechts und Fragen zur Krankengeschichte und zum Amputiertenprofil.
   1. Führen Sie das Screening während des Einwilligungsbesuchs durch.
   2. Richten Sie ein Datum für den Baseline- und Randomisierungsprozess ein.
3. Basisbesuch und Schulung
   1. Lassen Sie die Patienten eine Reihe von Fragebögen zu Schmerzen, Schlaf, Lebensqualität, Kognition und psychischer Gesundheit durchgehen.
   2. Randomisieren Sie die Probanden (entsprechend ihrer Behandlungserwartung) in zwei Gruppen: entweder RS-tDCS des M1 mit somatosensorischer Testung (Intervention) oder übliche Versorgung (Kontrollgruppe).
   3. Lassen Sie die Patienten ihre Schulung gemäß der Randomisierung erhalten, damit sie sich mit den bereitgestellten Materialien vertraut machen und für das fernüberwachte Verfahren in Echtzeit üben können.
      1. Führen Sie diesen Schritt persönlich durch, aber tun Sie ihn aus der Ferne, wenn die Entfernung und die Lese- und Schreibfähigkeit des Patienten dies erfordern. Führen Sie in diesem Fall die gleichen beschriebenen Verfahren mit denselben Materialien durch, erklären Sie jedoch, wie die Geräte während eines Zoom-Meetings bedient werden.
   4. Schulen Sie die Patienten aus der üblichen Pflegegruppe im Umgang mit dem tragbaren HRV-Monitor und der dazugehörigen App, die auf einem bereitgestellten Tablet installiert ist, sowie der in einen Laptop integrierten Zoom-Plattform.
   5. Stellen Sie den Probanden den passwortgeschützten Laptop vor, in dem die wichtigsten Funktionen erklärt werden (einschließlich Passwort, Ein- und Ausschalten und USB-Webcam-Verbindung).
   6. Zeigen Sie den Teilnehmern, wie sie dem Meeting über ein personalisiertes und sicheres Anruf-ID-Meeting und ein Passwort über die Zoom-Plattform beitreten können. Lassen Sie die Teilnehmer mindestens einmal mit dem Forscher üben.
   7. Um den Erfolg der Aktivität zu gewährleisten, stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer in der Lage sind, eine Echtzeit-Sitzungsaufzeichnung der HRV zu testen.
      1. Leiten Sie die Patienten bei der richtigen Platzierung des HRV-Wearables (in der Mitte der Brustbeinlinie) an.
      2. Nachdem die Sensoren auf Platzierung überprüft wurden, führen Sie die Teilnehmer in das passwortgeschützte Tablet ein. Zeigen Sie den Teilnehmern, wie sie die Geräte koppeln, den Datensatznamen ändern, die Aufzeichnung starten, beenden und speichern können.
         HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass alle diese vorherigen Schritte vom Patienten unter Anleitung des Forschers einmal durchgeführt und dann ohne Anleitung wiederholt werden, um die Informationsspeicherung zu gewährleisten.
   8. Stimulationsgruppe, RS-tDCS
      1. Zeigen Sie ein Anleitungsvideo und wiederholen Sie diesen Videoinhalt Schritt für Schritt mit dem Patienten.
      2. Zeigen Sie dem Patienten das tDCS-Gerät, während es auf einem Schaufensterpuppenkopf platziert ist. Erklären Sie die verschiedenen Teile dieses Geräts und geben Sie dem Patienten die Möglichkeit, die SNAPpads korrekt am SNAPstrap und in das Gerät zu befestigen.
      3. Bitten Sie die Patienten mit einem Spiegel, den SNAPstrap so anzulegen, wie er sich auf dem Kopf der Schaufensterpuppe befand, bis sie ein angenehmes Niveau erreicht haben, und stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer die Kathode und die Anode sowie den Rückengurt richtig ausrichtet, um eine korrekte Platzierung zu gewährleisten.
      4. Schalten Sie das RS-tDCS-Gerät ein und zeigen Sie die Schritte bis zur Stimulation an, wie Sie auf das Stimulationsmenü zugreifen, den Stimulationscode eingeben und was zu tun ist, falls eine Sitzung abgebrochen werden muss.
      5. Bitten Sie die Teilnehmer schließlich, alle Schritte noch einmal durchzugehen, entweder übend oder mündlich auf der Grundlage der selbst eingeschätzten Kompetenz. Gehen Sie den Besuchsplan durch und erklären Sie den normalen Ablauf jedes Besuchs.
   9. Um den Schulungserfolg zu gewährleisten, füllen Sie eine umfassende Checkliste aus, die alle wesentlichen Aspekte der Schulung abdeckt (Tabelle 1).

1) Computer

·       REDCap

·       Offene Umfragen

·       Ausfüllen und Absenden von Formularen

·       Zoom An- und Abmelden

2) Herzfrequenzmesser

·       Herzfrequenzmesser-App

·       Richtige Platzierung

·       Aufzeichnung der Herzfrequenz

3) tDCS von zu Hause aus

·       Kopf- und Elektrodenvorbereitung

·       Sammeln Sie die Materialien: Schwämme, Kopfband, das Stimulatorgerät, die Kochsalzlösung, Spritzen und den vom Labor bereitgestellten Laptop.

·       Finden Sie den Stimulationsbereich (die zentrale Linie Ihres Kopfes und Ihres Ohrs) – korrekt identifiziert der M1.

·       Überprüfen Sie die Haut auf Rötungen oder Anzeichen von Schäden.

·       Öffnen Sie die vorgetränkten Schwämme und befestigen Sie die Elektroden (die sich in den vorgetränkten Schwämmen befinden) am Kopfband.

·       Wenn die Schwämme nicht nass genug sind, bereiten Sie mit der richtigen Menge Kochsalzlösung (ca. 6 ml auf jeder Seite) vor.

·       Der Schwamm im M1-Bereich.

4) Gerätevorbereitung und Stimulation

·       Verbinden Sie das Elektrodenkabel mit dem tDCS-Gerät, entsprechend den übereinstimmenden Farben (rotes Kabel in den roten Eingang und das schwarze Kabel in den schwarzen Eingang).

·       Schalten Sie vor dem Start den Computer ein und öffnen Sie die Telefonkonferenz.

·       Befolgen Sie die Anweisungen des Forschungsteams.

·       Schalten Sie das Gerät ein.

·       Drücken Sie eine beliebige Taste, um den Hauptmenübildschirm aufzurufen.

·       Drücken Sie die Taste, um die Stimulation zu starten.

·       Überprüfen Sie die Qualität des Setups (Wenn die Qualität nicht gut ist, informieren Sie das Team und warten Sie auf Anweisungen).

·       Drücken Sie die Rautetaste und geben Sie den Aktivierungscode korrekt ein, um die Stimulation zu starten.

Tabelle 1: Schulungscheckliste.

2. Studieninterventionsbesuche

HINWEIS: Die Studie besteht aus insgesamt 23 Besuchen mit 20 Sitzungen, die entweder Stimulation oder übliche Pflege beinhalten. Während des gesamten Interventionsteils, unabhängig von der Gruppenzuteilung, werden beide über Zoom mit dem geschulten Forscherpersonal verbunden.

Abbildung 1: Interventionskit und Hauptkomponenten. Abkürzung: tDCS = transkranielle Gleichstromstimulation. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

1. Wenn die Patienten zu Hause sind und über ein Zoom-Meeting verbunden sind, beginnen Sie die Sitzung, indem Sie den Patienten anhand des VAS-Scores, des primären Ergebnisses nach PLP, Phantom Limb Empfindungen (PLS), Stumpfschmerzen (RLP) und Teleskopen fragen, die er in den letzten 24 Stunden erlebt hat.
2. Lassen Sie den Patienten mit der Aufzeichnung seiner HRV beginnen (gemessen für den sekundären Endpunkt).
   1. Stellen Sie sicher, dass das Gerät (Mitte der Brustbeinlinie) korrekt positioniert und mit dem Tablet gekoppelt ist, um genaue Aufnahmen zu gewährleisten.
   2. Erinnern Sie die Patienten zu Beginn jeder Sitzung an ihre Forschungs-ID und die Besuchsnummer.
   3. Lassen Sie die Patienten den Tablet-Bildschirm durch die Webcam zeigen, um sicherzustellen, dass die Aufzeichnung entsprechend durchgeführt wird.
   4. Lassen Sie den Patienten nach 5 Minuten anhalten und speichern Sie die Aufzeichnung durch den Patienten in der App. Wenn Fragen auftauchen, führen Sie die Patienten durch, indem Sie während der gesamten Dauer der Sitzung mit dem Patienten in Verbindung bleiben.
3. Bei Patienten in der Interventionsgruppe überprüfen Sie den Zustand der Kopfhaut vor der Stimulation per Webcam. Wenn die Haut intakt ist, führen Sie die Sitzung durch. Lassen Sie dazu die Patienten den SNAPstrap wie beim Schulungsbesuch gezeigt platzieren.
   1. Positionieren Sie das Anoden-SNAPpad immer auf dem motorischen Kortex (C3 oder C4) kontralateral zur amputierten Extremität. Stellen Sie sicher, dass sich das Kathoden-SNAPpad auf dem supraorbitalen Raum befindet, ipsilateral zur Amputationsseite. Ermutigen Sie die Patienten, immer einen Spiegel zu verwenden, um die Kollokation zu erleichtern, und schalten Sie dann das RS-tDCS-Gerät ein.
      1. Sobald sie sich im Stimulationsmenü befinden, beachten Sie, dass auf dem Bildschirm die Verbindungsqualität angezeigt wird, die als schlecht, mäßig oder gut bewertet wird. Wenn eine Verbindung schlecht ist, piept das Gerät, was darauf hinweist, dass kein Strom geliefert werden kann. Lassen Sie die Patienten in diesem Fall entweder die SNAPpads neu anordnen, die Kabelverbindung zum Gerät überprüfen oder Kochsalzlösung hinzufügen. Lassen Sie die Patienten die Schwämme 20 Sekunden lang gegen ihre Haut drücken, um so den Kontakt zu verbessern, um die meisten Fälle von schlechter Konnektivität zu lösen und die Stimulation zu starten, wenn eine gute Verbindung auftritt.
      2. Geben Sie den Patienten einen Code für den einmaligen Gebrauch, um unüberwachte Stimulationen zu vermeiden. Befolgen Sie während der Trainingseinheit das Studienprotokoll mit 2 mA Intensität für 20 Minuten mit einer Rampe von 30 s, um die Stimulationscodes auf dem Gerät des Patienten zu erstellen. Stellen Sie sicher, dass diese Codes für den Teilnehmer blind bleiben, um sicherzustellen, dass die Stimulation nur im Studienkontext erfolgt.
4. Sobald die Stimulation begonnen hat, absolvieren Sie eine 5-minütige geführte Meditation, die aus einer Bodyscan-Technik besteht. Beginnen Sie mit dem somatosensorischen Training, indem Sie einfachen und langsamen Bewegungen der Gliedmaßen folgen, einschließlich der Bewegung des Phantomgliedes, bis die Stimulation abgeschlossen ist.
   HINWEIS: Aus Sicherheitsgründen rechtfertigt dieses Forschungsprotokoll eine ständige Überwachung, um die Einhaltung des Studienprotokolls zu gewährleisten. Wenn möglich, wird während der gesamten Studie derselbe Forscher für denselben Teilnehmer zugewiesen.
5. Am Ende jeder Sitzung ist ein Fragebogen zu verabreichen, in dem der Patient nach möglichen Nebenwirkungen und Schmerzen auf einem VAS-Score gefragt wird (Zusatzdatei 1). Wenn das Schmerzniveau eines Patienten in zwei aufeinanderfolgenden Besuchen um mindestens 2 Punkte auf der VAS-Skala erhöht ist (Prästimulation vs. Poststimulation), beenden Sie die Intervention vollständig.
6. Wenn der Patient zu irgendeinem Zeitpunkt der Stimulation starke Beschwerden verspürt oder die Stimulation abbrechen möchte, bitten Sie den Probanden, die Sitzung abzubrechen (zuvor während der Trainingseinheit erklärt).

Ergebnisse

Unser zu Hause und aus der Ferne überwachtes Protokoll wird derzeit in einer großen, pragmatischen, randomisierten, klinischen Studie mit Patienten mit PLP getestet. Basierend auf früheren klinischen Studien, in denen tDCS in der Klinik bei PLP-Patienten getestet wurde, erwarten wir eine Verringerung des PLP-, PLS- und RLP-Spiegels im Vergleich zur üblichen Versorgungsgruppe. Diese Reduktion soll eine Effektstärke von mindestens 0,5 erreichen, also einen klinisch wichtigen Unterschied.

In...

Diskussion

Aspekte des Trainings, Herausforderungen und Lösungen
Angesichts der Art dieser Forschungsstudie und der Art der Intervention, die zu Hause stattfindet, sind einige Herausforderungen gestiegen; Dazu gehörten alltägliche Themen wie die Internetverbindung, die Kontaktqualität des bedienten Geräts und die Einarbeitung in die Geräte. Die potenziellen Herausforderungen der RS-tDCS-Forschung wurden durch mehrere kreative Lösungen überwunden. Vor jeder Sitzung wird die Internetverbindung an beiden En...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 x 1 tDCS mini-CT stimulator	Soterix		parameters preset to two milliamps of stimulation for 20 min
Lenovo Laptop	Lenovo		It contains a headstrap and disposable clip-on sponges for stimulation. A computer with Zoom access, to conduct the RS-tDCS sessions. The Zoom videocalls will be addressed to a secured account by Mass General Brigham (MGB)
Lenovo Smart Tab M8 8''	Lenovo		We also record the heart rate variability (HRV) and therefore, we provide a tablet with the Polar app installed and the chest HR monitor.
Polar H10 Heart Rate Monitor			POLAR device, in addition to the materials for the RS-tDCS intervention, we also record the heart rate variability (HRV) and therefore we provide a tablet with the Polar app installed and the chest HR monitor.
Saline solution with a syringe for application over the sponges
SNAP Headgear accessories
SNAPstrap, motor left (anode: C3, cathode: supraorbital) or motor right (anode: c4, cathode: supraorbital) according to the side of amputation (contralateral to stimulation)
SNAPpads, 5 x 7 CMS with pre-inserted carbon rubber snap electrode sites located on the SNAPstrap
Webcam			to ensure a proper visualization of the electrode placement