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Segurança da Estimulação Cerebral Não Invasiva com Implantes

Pesquisas analisam os riscos da estimulação não invasiva em pacientes com implantes cerebrais.

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Segurança do NIBS emSegurança do NIBS emPacientes com Implantescerebral com implantes existentes.Investigando os riscos da estimulação
Índice

Transtornos cerebrais como acidente vascular cerebral, epilepsia, doença de Parkinson e doença de Alzheimer, além de problemas de saúde mental como esquizofrenia e depressão, trazem grandes desafios para a sociedade. Essas condições muitas vezes não têm tratamentos eficazes disponíveis. Nos últimos anos, muita pesquisa tem se concentrado em encontrar maneiras melhores de tratar esses distúrbios para melhorar a vida das pessoas afetadas.

Estimulação Cerebral Não Invasiva

Uma área promissora de pesquisa é a estimulação cerebral não invasiva (NIBS). Essa técnica mostrou potencial para tratar várias condições onde medicamentos tradicionais podem não funcionar. A principal vantagem da NIBS é que geralmente tem menos efeitos colaterais e não requer cirurgia. Quando ajustada com cuidado para pacientes individuais, a NIBS pode oferecer uma opção de tratamento segura.

Tipos de Estimulação Cerebral Não Invasiva

Existem dois tipos principais de técnicas de NIBS:

  1. Estimulação Elétrica Transcraniana (tES): Esse método usa pequenas correntes elétricas aplicadas ao couro cabeludo. Inclui técnicas como estimulação transcraniana de corrente contínua (tDCS) e estimulação transcraniana de corrente alternada (tACS). Essas técnicas podem alterar a atividade dos neurônios no cérebro.

  2. Estimulação Magnética Transcraniana (TMS): Essa técnica usa campos magnéticos para induzir correntes no cérebro. Ela é utilizada desde 1985 e foi considerada eficaz para vários distúrbios neurológicos, incluindo depressão, doença de Parkinson e outros.

Preocupações com a Segurança da Estimulação Cerebral Não Invasiva

À medida que a NIBS se torna mais popular tanto na pesquisa quanto no tratamento, é importante considerar a segurança desses métodos, especialmente para pacientes com implantes como dispositivos de Estimulação Cerebral Profunda (DBS). Usar NIBS em pacientes com implantes levanta preocupações sobre a segurança. Recomendações geralmente aconselham cautela e muitas vezes sugerem evitar a NIBS nesses casos devido ao risco de complicações.

Pesquisa sobre Segurança

Poucos estudos analisaram a segurança de combinar tES com DBS ou outros implantes. Alguns estudos iniciais sugeriram que a tDCS poderia ser usada com segurança em pacientes com DBS para tratar condições específicas, mas esses estudos tiveram muito poucos participantes e não forneceram dados abrangentes. Há uma necessidade de mais pesquisas extensas para estabelecer diretrizes claras de segurança.

Resultados Atuais

Pesquisas sobre TMS mostram resultados mistos em relação à sua segurança com implantes de DBS. Alguns estudos não encontraram riscos significativos, enquanto outros relataram possíveis problemas. Mais investigações são necessárias para entender melhor a segurança da TMS e NIBS com implantes.

Mecanismos da NIBS

Campos Elétricos e Corrente Induzida

As técnicas de NIBS mudam os campos elétricos no cérebro, o que pode influenciar como os neurônios funcionam. Isso pode ajudar a modificar a atividade cerebral de uma maneira desejada. A eficácia da NIBS depende dos campos elétricos criados e de como eles interagem com o tecido neural.

Fatores que Afetam a NIBS

Vários fatores desempenham um papel em quão eficazes e seguras essas técnicas de estimulação podem ser:

  • Design e Colocação dos Eletrodos: A forma e a posição dos eletrodos podem afetar significativamente a distribuição dos campos elétricos no cérebro.

  • Parâmetros de Estimulação: As configurações usadas durante a estimulação, como a intensidade e a duração da corrente, também podem influenciar os efeitos e a segurança.

Questões Potenciais com Implantes

Ao usar NIBS em pacientes que têm implantes, vários problemas podem surgir:

  • Aumentos de Campo Localizados: A presença de implantes metálicos pode criar campos elétricos mais fortes ao redor deles, o que pode levar a uma estimulação indesejada no cérebro.

  • Acoplamento Capacitivo: Isso ocorre quando os campos elétricos afetam os condutores (fios) que conectam ao implante. Isso pode, inadvertidamente, introduzir correntes que têm efeitos semelhantes aos pretendidos com a NIBS.

  • Aquecimento: As correntes elétricas produzidas também podem elevar as temperaturas no tecido cerebral, o que pode ser uma preocupação de segurança.

Foco do Estudo

Essa pesquisa se concentra em entender a segurança da aplicação de tES em pacientes com implantes ativos (como DBS) e passivos (como stents). Ela examina os possíveis riscos e como essas técnicas podem ser adaptadas para manter os pacientes seguros.

Objetivos do Estudo

  1. Identificar e explorar preocupações relacionadas à aplicação de tES na presença de implantes.
  2. Estabelecer orientações para condições seguras de exposição durante a tES.
  3. Identificar áreas que precisam de mais pesquisa.

Avaliando Fatores de Segurança

Várias preocupações foram avaliadas em relação à aplicação de tES em pacientes com implantes:

Aumentos de Campo

A pesquisa investiga como os aumentos de campo acontecem perto de estruturas metálicas. Isso envolve avaliar como o design e a geometria dos implantes contribuem para esses efeitos.

Medições de Impedância

Entender as propriedades elétricas dos implantes e seu comportamento em resposta à estimulação é crucial. As medições ajudam a determinar como os implantes interagem com os campos elétricos produzidos durante a tES.

Efeitos Capacitivos

A influência do acoplamento capacitivo nos fios conectados aos implantes também é avaliada para garantir que esses efeitos não criem condições inseguras.

Resultados e Descobertas

Aumentos de Campo Observados

Aumentos de campo foram encontrados nas proximidades de implantes metálicos, indicando que a presença desses implantes pode levar a campos elétricos locais aumentados que podem causar estimulação indesejada do cérebro.

Análise de Impedância

As medições mostraram vários níveis de impedância entre os contatos do implante. Esses valores indicam como as correntes se deslocam pelos implantes e pelo tecido circundante, o que pode afetar a segurança.

Efeitos de Acoplamento Capacitivo

O estudo identificou fatores de acoplamento capacitivo que poderiam introduzir correntes indesejadas no cérebro, destacando a necessidade de consideração cuidadosa ao aplicar tES em pacientes com implantes.

Conclusão

O estudo contribui com informações valiosas sobre a segurança da tES em pacientes com implantes ativos e passivos. Destaca fatores-chave que influenciam a aplicação de técnicas de estimulação cerebral não invasiva e sublinha a necessidade de continuar a pesquisa para estabelecer diretrizes de segurança confiáveis. À medida que as técnicas de NIBS evoluem, entender esses fatores ajudará a garantir o tratamento seguro de pacientes com necessidades médicas complexas.

Recomendações

  • Monitoramento Cuidadoso: Pacientes com implantes devem ser monitorados cuidadosamente se a NIBS for usada.
  • Abordagens Personalizadas: Os tratamentos devem ser personalizados para atender necessidades e condições individuais.
  • Pesquisa Futuro: Mais estudos são necessários para aprofundar a compreensão atual e aprimorar a segurança dessas técnicas.

Focando na segurança e eficácia, podemos ajudar a abrir caminho para melhores tratamentos para distúrbios cerebrais enquanto minimizamos riscos.

Fonte original

Título: Safety of Non-invasive Brain Stimulation in Patients with Implants: A Computational Study

Resumo: ObjectiveNon-invasive brain stimulation (NIBS) methodologies, such as transcranial electric (tES) and magnetic stimulation are increasingly employed for therapeutic, diagnostic, or research purposes. The concurrent presence of active or passive implants can pose safety risks, affect the NIBS delivery, or generate confounding signals. A systematic investigation is required to understand the interaction mechanisms, quantify exposure, assess safety, and establish guidance for NIBS applications. ApproachWe used measurements, simplified generic, and detailed anatomical modeling to: (i) systematically analyze exposure conditions with passive and active implants, considering local field enhancement, exposure dosimetry, tissue heating and neuromodulation, capacitive lead current injection, low-impedance pathways between electrode contacts, and insulation damage; (ii) identify safety metrics and efficient prediction strategies; (iii) quantify these metrics in relevant exposure cases and (iv) identify worst case conditions. Various aspects including implant design, positioning, scar tissue formation, anisotropy, and frequency were investigated. ResultsAt typical tES frequencies, local enhancement of dosimetric exposure quantities can reach up to one order of magnitude for DBS and SEEG implants (more for elongated passive implants), potentially resulting in unwanted neuromodulation that can confound results but is still 2-3 orders of magnitude lower than active DBS. Under worst-case conditions, capacitive current injection in the lead of active implants can produce local exposures of similar magnitude as the passive field enhancement, while capacitive pathways between contacts are negligible. Above 10 kHz, applied current magnitudes increase, necessitating consideration of tissue heating. Furthermore, capacitive effects become more prominent, leading to current injection that can reach DBS-like levels. Adverse effects from abandoned/damaged leads in direct electrode vicinity cannot be excluded. SignificanceSafety related concerns of tES application in the presence of implants are systematically identified and explored, resulting in specific and quantitative guidance and establishing a basis for safety standards. Furthermore, several methods for reducing risks are suggested.

Autores: Fariba Karimi, A. M. Cassara', M. Capstick, N. Kuster, E. Neufeld

Última atualização: 2024-04-25 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.19.590046

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.19.590046.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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