El ABC de la tDCS: efectos de los montajes anodal, bilateral y catodal de la estimulación transcraneal de corriente directa en pacientes con ictus-un estudio piloto
Resumen
La estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS) es una técnica no invasiva que está surgiendo como terapia prospectiva para diferentes trastornos neurológicos. Estudios anteriores han demostrado que la estimulación anodal y catodal puede mejorar el rendimiento motor en términos de destreza y fuerza manual. El objetivo de este estudio era determinar si los diferentes montajes de electrodos (anodal, catodal y tDCS bilateral simultáneo) proporcionan un rendimiento motor diferente y qué montaje era más eficaz. Como resultado secundario, hemos preguntado a los pacientes sobre su satisfacción, y para determinar si la tDCS bilateral era más incómoda que la tDCS unilateral. Nueve pacientes con ictus en fase subaguda se inscribieron en este estudio y se dividieron aleatoriamente en tres grupos. Nuestros resultados mostraron que la tDCS era un tratamiento eficaz si se comparaba con la estimulación Sham (). En particular, la estimulación anodal proporcionó la mayor mejora en términos de destreza manual. La estimulación catódica pareció tener un pequeño efecto en términos de mejora de la fuerza, que no se observó con otras configuraciones. La estimulación bipolar pareció ser la menos eficaz. No se han observado diferencias significativas entre las distintas configuraciones en cuanto al juicio de los pacientes. Estos resultados destacan la eficacia potencial de la tDCS para los pacientes con ictus en fase subaguda.
1. Introducción
Los pacientes con ictus presentan varias deficiencias neurológicas, que afectan a alrededor de 1 millón de sujetos en Europa. Por lo tanto, los efectos del ictus son la principal causa de discapacidad a largo plazo en las sociedades industrializadas . Los resultados de la rehabilitación suelen concluir en una recuperación motora incompleta y más del 60% de los pacientes no pueden utilizar sus manos paréticas en actividades funcionales. Además, la presencia de paresia severa después de cuatro semanas se considera un factor predictivo negativo para la recuperación motora, indicando para estos pacientes serias dificultades en las actividades de la vida diaria en su futuro.
Para facilitar la recuperación de la función del miembro superior, se siguen proponiendo muchos tratamientos de rehabilitación diferentes. Entre ellos, los investigadores están centrando su atención en las estimulaciones cerebrales no invasivas (NIBS), en todo el mundo. Las herramientas de NIBS son la estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) y la estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS).
El uso de la tDCS está aumentando en pacientes con ictus por sus efectos moduladores en las funciones cognitivas y motoras . En particular, para el dominio motor, el objetivo cortical de la aplicación de tDCS ha demostrado mejorar la ejecución y las habilidades, produciendo interés para la mejora del curso de rehabilitación del accidente cerebrovascular. Además, respecto a la EMTr, es menos costosa, más móvil y, por tanto, más cómoda, lo que facilita su uso en el ámbito clínico.
Esta técnica aplica la corriente eléctrica directamente en el cuero cabelludo y modula el potencial de membrana en función del tipo de aplicación del electrodo. De hecho, el ánodo es capaz de facilitar la despolarización de las neuronas, mientras que, por el contrario, el cátodo hiperpolariza el potencial de membrana en reposo, reduciendo el disparo neuronal . La aplicación en el ámbito motor para los sujetos con ictus ha demostrado ser eficaz para mejorar el rendimiento de las tareas funcionales y la fuerza muscular .
Al mismo tiempo, un reciente meta-análisis ha subrayado como el pequeño tamaño de la muestra, diferentes configuraciones, y un gran tamaño del efecto en los estudios relativos a la recuperación motora en pacientes con accidente cerebrovascular puede reducir los significados clínicos de esta evidencia preliminar.
El objetivo de este estudio era evaluar los efectos sobre la destreza manual y la fuerza de pellizco y agarre de una estimulación única tDCS, en comparación con la estimulación Sham, y si esta mejora era diferente entre los tres posibles montajes de electrodos (anodal, catodal o bipolar). El resultado secundario fue evaluar la satisfacción de los pacientes en el uso de esta tecnología avanzada de rehabilitación.
2. Material y métodos
Se trata de un estudio a ciegas, cruzado y controlado con simulacro. Los pacientes fueron admitidos para una rehabilitación hospitalaria con un diagnóstico de accidente cerebrovascular en nuestro hospital. Los criterios de inclusión para participar en este estudio se seleccionaron de la siguiente manera: primer accidente cerebrovascular; lesión cortical o cortical-subcortical, confirmada por imágenes diagnósticas (tomografía computarizada o resonancia magnética); hemiparesia de leve a moderada con presencia de movimiento mínimo de la mano (demostrado por la posibilidad de realizar la prueba de agarre o pellizco). Se consideraron los siguientes criterios de exclusión: presencia de antecedentes de patologías crónicas incapacitantes de la extremidad superior; espasticidad; presencia de marcapasos o afecciones cardiovasculares graves; antecedentes tumorales, intervención cerebral neuroquirúrgica previa o afecciones cardiovasculares graves, incluida la presencia de un marcapasos; diagnóstico de epilepsia o trastornos psiquiátricos importantes. Las características demográficas y clínicas de los nueve pacientes sometidos al procedimiento experimental se resumen en la Tabla 1.
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| Se informa de la media ± desviación estándar de las características demográficas y clínicas. Abreviaturas en la tabla anterior: M: hombre; F: mujer; R: derecha; L: izquierda; H: ictus hemorrágico; I: ictus isquémico; A: anodal; B: bipolar; C: catodal; T: estimulación tDCS; S: estimulación simulada; S.D.: desviación estándar. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El protocolo fue aprobado por el comité de ética local independiente, y todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito.
2.1. Estimulación transcraneal de corriente directa
La estimulación se administró durante 15 minutos, tanto en condición real como simulada, en dos días consecutivos, aleatorizados para estimulación simulada/tDCS y anodal/bipolar/catodal. En ambas sesiones, la estimulación fue precedida por 60 segundos en los que la corriente se incrementó gradualmente hasta una intensidad de 1,5 mA, provocando sensaciones transitorias que desaparecieron en segundos, de forma consistente con los informes anteriores. El estimulador (Eldith DC Stimulator, NeuroConn, Alemania) proporcionó la corriente directa utilizando dos electrodos de esponja de gel con una superficie de 35 cm2 ( cm para cada electrodo) incrustados en una solución empapada de solución salina.
La colocación del electrodo activo varió según los diferentes montajes aleatorios: para la estimulación anodal, el electrodo activo se colocó en la proyección de la zona del pomo de la mano de la corteza motora primaria del hemisferio afectado; para la estimulación catodal, el electrodo se colocó en el hemisferio no afectado en una posición análoga a la estimulación anodal. Para el montaje de estos electrodos, el electrodo de referencia se colocó en la piel que recubre la región supraorbital contralateral. En el montaje bilateral, el cátodo y el ánodo se colocaron como electrodo activo de la misma manera descrita anteriormente. En el contexto de la estimulación eléctrica, el ánodo indica el terminal positivo relativo donde la corriente fluye hacia el cuerpo, mientras que el cátodo indica el terminal negativo relativo donde la corriente sale del cuerpo.
2.2. Protocolo de la prueba
Se pidió a los pacientes que realizaran la prueba de la clavija de 9 agujeros (9HPT) antes y después del TDCS o Sham. Esta prueba consiste en un tablero cuadrado con 3 filas de 3 agujeros. Se pidió a los participantes que llenaran los 9 agujeros con clavijas lo más rápido posible. Los investigadores registraron el tiempo empleado para ejecutar la tarea con un cronómetro que comenzaba cuando el sujeto tocaba la primera clavija y se detenía cuando el sujeto llenaba el último agujero o cuando el tiempo era superior a 50 s, tal y como informaron investigaciones anteriores .
La velocidad de ejecución se calculó en términos de agujeros llenados por segundo (número de agujeros llenados/tiempo). Se obtuvo el índice 9HPT, como índice de destreza manual. Para realizar una normalización de los datos entre los sujetos, el índice 9HPT se calculó de la siguiente manera Índice 9HPT = velocidad LS/velocidad HS 100. El porcentaje de mejora entre el tratamiento previo y el posterior del índice 9HPT se calculó como (9HPT-indexpost – 9HPT-indexpre)/9HPT-indexpre 100.
Como otra medida de resultado, para cada participante, se midió la fuerza máxima de pellizco y la fuerza máxima de agarre mediante dinamómetros específicos. Ambas manos se evaluaron con los pacientes sentados, el codo en 90° de flexión y una posición neutral de la muñeca. La fuerza de agarre se determinó según el método Jamar, con el brazo lo más estirado posible y el manillar fijado a 5 cm, la distancia más adecuada para desarrollar la fuerza máxima . Se analizaron las fuerzas máximas registradas entre dos ensayos. Cada participante realizó estas pruebas antes y después de la TDCS o Sham.
Por último, se hicieron cuatro preguntas sobre la satisfacción con la herramienta desde la perspectiva de los pacientes. Inspirado en el cuestionario QUEST (Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology), los ítems se referían a la dimensión y utilidad del dispositivo, la modalidad de aplicación y la comodidad de uso. Las respuestas se calificaron en la escala de tipo Likert, el enfoque más utilizado para escalar las respuestas en la investigación de encuestas, desde «nada satisfecho» hasta «muy satisfecho»
2.3. Análisis estadístico
Todas las mediciones se presentan en términos de media ± desviación estándar. Se realizó un análisis de varianza de medidas repetidas sobre el índice 9HPT utilizando como factores dentro de los sujetos pre frente a post tratamiento y tDCS frente a Sham, mientras que como factor entre sujetos el tipo de configuración (A, B o C). Se realizaron análisis post hoc utilizando la corrección de Tukey para la inflación o el error de tipo I para las comparaciones múltiples. Del mismo modo, se realizaron los mismos análisis sobre las fuerzas de pellizco y agarre registradas para la extremidad afectada de los sujetos. Para verificar la aplicabilidad del análisis de la varianza, se realizó previamente la prueba de Levene de igualdad de varianzas de errores para verificar la homogeneidad de los datos de las 3 variables registradas (índice 9HPT, fuerzas de pellizco y agarre) para ambas estimulaciones (tDCS frente a Sham), antes y después de la estimulación. Se utilizó el SPSS 17.0 y el umbral de significación se fijó en 0,05.
3. Resultados
La tabla 2 informa de los datos experimentales de los nueve pacientes seleccionados.
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Antes de aplicar el análisis de la varianza, se verificó la homogeneidad de los datos con la prueba de Levene de igualdad de varianzas de errores, de las 3 variables registradas (índice 9HPT, fuerzas de pellizco y agarre) para ambas estimulaciones (tDCS frente a Sham), antes y después de la estimulación. Once de los 12 conjuntos de datos resultaron homogéneos (), con una reducción significativa de la homogeneidad observada sólo para el agarre después de la estimulación simulada (). De acuerdo con estos resultados, aplicamos un análisis de varianza de medidas repetidas.
Las mejoras registradas tras el tratamiento con tDCS fueron significativamente mayores con respecto a los cambios observados tras el tratamiento Sham, como se muestra en la Figura 1 y en la Tabla 3 ( de la interacción Pre versus Post tDCS versus Sham). A pesar de la alta variabilidad de los datos, anodal y catodal mostraron las mejoras más altas, pero las diferencias entre configuraciones fueron significativas sólo como factor principal (), pero no para la interacción Pre versus Post tDCS versus Sham ABC (). Los análisis post hoc revelaron que el grupo A tenía un índice 9HPT más bajo ya antes del tratamiento (, análisis de varianza, factor grupo).
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| df: grados de libertad (df de error = 6), y valores (en negrita si son estadísticamente significativos). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Porcentual de mejora en la destreza manual, medida como índice 9HPT, para la estimulación real y simulada en los tres montajes de electrodos diferentes. Abreviaturas de la estimulación: A: anodal; B: bilateral; C: catodal.
En cuanto a la fuerza manual, la interacción entre los factores (Pre versus Post tDCS versus Sham ABC) afectó significativamente a la fuerza de pellizco de la extremidad afectada (, ). El factor principal ABC no afectó significativamente a la fuerza de pellizco (, ). Encontramos una mejora significativa de + tras la estimulación catódica, una reducción de la fuerza de – tras la estimulación bipolar y ningún cambio (0% en la media) tras la estimulación anódica o la simulación Sham. Las fuerzas de agarre no se alteraron, con sólo un efecto leve pero no significativo de la interacción tDCS versus Sham ABC (, ), de nuevo con una mayor mejora tras la estimulación catódica.
Por último, en cuanto a la evaluación del usuario, la satisfacción general con el dispositivo fue muy buena. Los resultados de la breve encuesta se informaron en la Tabla 4.
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| 1: nada satisfecho, 2: poco satisfecho, 3: más o menos satisfecho, 4: bastante satisfecho y 5: muy satisfecho. Abreviaturas de la tabla anterior: D.S.: desviación estándar. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
No se encontraron cambios estadísticamente significativos entre los montajes anodal, bilateral y catodal en cuanto al juicio de los pacientes evaluado mediante la escala de satisfacción del usuario en términos de dimensión (, análisis de Kruskal-Wallis), utilidad percibida (), facilidad de uso percibida () y comodidad durante el tratamiento () (Figura 2). Sólo se observó una tendencia un poco sorprendente que indicaba que el montaje bipolar se percibía como menos invasivo, a pesar de la presencia de dos electrodos en la cabeza y de ser más cómodo.
Preguntas de satisfacción del usuario de 4 ítems, basadas en una puntuación Likert, para las tres configuraciones de electrodos (A: anódica, B: bilateral, C: montaje catódico). Gráfico de cajas (líneas finas: primer y tercer cuartil, línea ancha: mediana) y bigotes (valores mínimos y máximos) para los juicios de los pacientes sobre la dimensión, la utilidad, la facilidad de uso y la comodidad.
4. Discusión
El propósito de este estudio fue determinar los efectos de una única estimulación transcraneal de corriente directa (real versus simulada) sobre la destreza y la fuerza manual en pacientes con ictus, realizando la estimulación a través de tres configuraciones diferentes de electrodos, y determinando si el montaje fue percibido por los pacientes como satisfactorio. Nuestros resultados sugieren que el tratamiento tDCS fue más eficaz que el tratamiento Sham sobre la destreza manual, mientras que no se registraron diferencias significativas en cuanto a la fuerza manual, aunque se observó una ligera mejora tras la estimulación catódica. Además, los pacientes no se quejaron de dificultades para realizar el tratamiento.
Recientemente, muchos estudios se han centrado en dispositivos para facilitar la recuperación motora. La tDCS se perfila como uno de los dispositivos más interesantes para aplicar en la rehabilitación del ictus, tanto para las deficiencias cognitivas como para las motoras. Los tratamientos con tDCS pueden suministrarse hasta 30 minutos, de forma similar a la sesión de rehabilitación, antes o en sincronía con ella, mejorando los resultados de la rehabilitación. Además, en comparación con otras formas de NIBS, la tDCS es más cómoda, más móvil y más barata, y no se han notificado efectos adversos importantes. Los efectos secundarios más comunes son dolor de cabeza leve, picor y eritema en el lugar del electrodo.
A pesar de estas ventajas, el uso de esta técnica en la rehabilitación se ve contrarrestado debido a la evidencia aún demasiado preliminar. De hecho, los estudios varían mucho en cuanto a la fase del ictus, las deficiencias funcionales, la orientación de los resultados, la configuración de la estimulación y la integración de la rehabilitación. Por lo tanto, en un meta-análisis reciente, Bastani y Jaberzadeh concluyeron que la tDCS (en ese caso, como estimulación anodal) parece producir efectos significativos en sujetos con ictus, pero cualquier conclusión debe considerarse con cautela. Al mismo tiempo, también señalaron su papel potencial como técnica complementaria para mejorar la función motora y la excitabilidad corticomotora.
En nuestro estudio, hemos centrado nuestra atención en diferentes montajes de electrodos, siendo un interés creciente en el tipo de estimulación. Nuestros resultados muestran como la estimulación anodal proporcionó la mayor mejora en términos de destreza manual. Estos resultados son coherentes con informes anteriores. En estos casos, los efectos pueden durar hasta 2 semanas después del tratamiento . La mayoría de estos estudios se refieren a una fase crónica del ictus, mientras que sólo Kim y sus colegas han demostrado un efecto de la estimulación en pacientes en una fase subaguda. Cabe destacar que un informe reciente ha observado que la tDCS no parece ser eficaz en una fase aguda .
Las tareas utilizadas para medir la destreza manual, incluyendo el test de Jebsen-Taylor, el test de Caja y Bloque, y el 9HPT, necesitan una información sensorial compleja y una integración sensoriomotora para una ejecución precisa. Además, el rendimiento exitoso requiere un patrón complejo de activación de los músculos y las articulaciones, así como el uso de objetivos y herramientas ; por lo tanto, el papel de potenciador de la rehabilitación motora debe ser más apropiado para la estimulación anodal de tDCS.
De hecho, también la estimulación con cátodo del hemisferio no afectado parece ser eficaz en la mejora de la función motora, pero los informes no son siempre concordantes . Por el contrario, nuestros resultados mostraron que la tDCS catódica parecía tener un pequeño efecto en términos de fuerza, a diferencia de otras configuraciones.
En nuestro estudio, la estimulación bipolar parecía ser la menos eficaz. En un estudio anterior, se informó como la aplicación simultánea de tDCS anodal sobre la corteza motora y tDCS catodal sobre la corteza motora contralateral indujo un aumento de la excitabilidad cortical . Nuestro estudio apoya estos hallazgos en cuanto a la destreza, sugiriendo un efecto global de los tratamientos basados en la estimulación eléctrica respecto a las condiciones simuladas, también para el montaje bipolar de los electrodos.
Por último, la satisfacción general por parte del paciente se mantuvo durante un breve protocolo de tratamiento, confirmando la facilidad de uso de este dispositivo.
La principal limitación de nuestro estudio fue el reducido tamaño de la muestra. Aunque el número de sujetos implicados en este estudio estaba en consonancia con otros estudios sobre tDCS , sugiere precauciones en la interpretación de los datos. Por otro lado, desde el punto de vista estadístico, los efectos significativos encontrados en nuestro estudio (para la interacción Pre versus Post tDCS versus Sham para el índice 9HPT y para la interacción Pre versus Post tDCS versus Sham ABC para la fuerza de pellizco) obtenidos en una muestra pequeña fueron potencialmente mayores que los resultados equivalentes obtenidos con muestras más grandes, apoyando la importancia de nuestros resultados. De todos modos, es necesario realizar más investigaciones con muestras más amplias. Además, el grupo de estimulación anodal tenía una destreza manual generalmente menor (pero no la fuerza) que podría limitar la interpretación de nuestros resultados. Por lo tanto, se necesitan más investigaciones en muestras más amplias.
En conclusión, el presente estudio contribuye al panel de pruebas que refuerzan el papel de la tDCS dentro del curso de rehabilitación del ictus, en particular para las actividades más complejas de la vida diaria como técnica complementaria. Se necesitan más estudios para definir las mejores configuraciones de montaje, apuntando a medidas de resultado más específicas.