Il nuovo coil a farfalla MagVenture Cool D-B80 con lobi inclinati di 120° permette di stimolare aree cerebrali fino a una profondità di 4 cm.
Tale caratteristica pone la network TMS al pari della deep TMS ma con il vantaggio di poter posizionare lo stesso coil su diverse aree cerebrali a seconda della patologia, invece di utilizzare caschetti diversi come richiesto dalla deep TMS; questo consente un notevole risparmio in termini di costi e di stimolare focalmente solo l'area interessata, riducendo di fatto il rischio di insorgenza di crisi epilettiche (decisamente più elevato con la Deep TMS, vedi pubblicazione "Seizure risk with repetitive TMS: Survey results from over a halfmillion treatment sessions").
Analizziamo ora le reali differenze tra i vari tipi di coil per Stimolazione Magnetica Transcranica e cerchiamo di dipanare dubbi e sgombrare il campo da alcuni falsi miti: uno di questi riguarda la maggiore efficacia terapeutica che si avrebbe nello stimolare aree del cervello localizzate “in profondità”, cioè lontane dalla zona dello scalpo sulla quale viene posizionato il coil.
È davvero così? Tramite diverse tecniche (come simulazioni numeriche e modelli che mimano la testa umana) sono stati fatti degli studi per capire fino a dove la Stimolazione Magnetica Transcranica è in grado di eccitare i neuroni e come le diverse aree cerebrali rispondono agli impulsi erogati.
Scopriamo insieme i risultati di questi studi.
I diversi tipi di coil e la profondità di stimolazione
I coil per TMS sono tutti composti da un cavo avvolto a spirale nel quale scorre corrente elettrica, tramite il principio fisico dell’induzione elettromagnetica riescono a generare (indurre) un campo elettrico a breve distanza per induzione cioè senza contatto, un po’ come fa un caricatore wireless per cellulare che trasferisce energia semplicemente appoggiando lo smartphone senza collegare nessun cavo.
Ecco che basta "appoggiare" il coil sullo scalpo del paziente per riuscire a stimolare la corteccia cerebrale oltrepassando la teca cranica senza dover inserire nessun elettrodo nella testa: per questo la TMS è anche detta "stimolazione elettrica senza elettrodi"
Ma quanta energia è necessaria per creare un potenziale d'azione in una cellula nervosa eccitabile come il neurone? Almeno 100 V/m (Volt al metro) che è l'unità di misura del campo elettrico.
Sorvoliamo sulle questioni tecniche e andiamo al dunque: che tipo di coil devo utilizzare per avere la maggiore efficacia in termini terapeutici?
Analizziamo i diversi tipi di coil la cui differenza risiede nella dimensione e nel modo in cui i loro avvolgimenti sono posizionati; le principali categorie di coil sono:
- Coil circolari (non focali, utilizzati prevalentemente nella diagnostica)
- Coil a farfalla tradizionali anche detti figure 8 (focali, i due lobi sono allineati sullo stesso piano; sono i primi coil realizzati con la TMS)
- Coil a farfalla con lobi inclinati o a doppio cono (focali, con stimolazione profonda; sono la nuova generazione di coil, posizionabili su aree diverse per facilitare il trattamento di patologie diverse)
- Coil di tipo H (non focali, ampia stimolazione che coinvolge molteplici aree della corteccia; gli avvolgimenti sono inglobati in un caschetto che deve essere cambiato a seconda del tipo di patologia)
Come si può vedere, alcuni coil (come quelli a farfalla con lobi inclinati Cool D-B80 o doppio cono) riescono a stimolare in maniera più focale senza perdere in profondità di stimolazione.
In un importante studio, (Comparison of the induced fields using different coil configurations during deep transcranial magnetic stimulation) Lu e Shoogo hanno usato dei modelli di testa riempiti di soluzione salina per testare fino a dove diversi coil fossero in grado di generare un campo elettrico sufficiente a stimolare i neuroni: lo standard di comparazione per questo genere di studi è il coil a farfalla tradizionale (figure 8), noto per riuscire a generare una stimolazione estremamente focale ma non molto profonda (d, h).
L’esperimento ha mostrato come i coil come il Cool D-B80 a doppio cono con lobi inclinati (a,e), gli H-coil (b, f) e i coil HCA (c, g) abbiano profondità di stimolazione assolutamente comparabili e decisamente maggiori rispetto ai primi coil a farfalla tradizionali.
Il coil a farfalla con lobi inclinati per stimolazione profonda
Il Coil Cool D-B80 riesce a generare un campo elettrico indotto sufficiente ad attivare i neuroni fino a 4 cm di profondità ed è stato mostrato come i coil a doppio cono siano in grado, a parità di profondità, di erogare un campo elettrico indotto addirittura maggiore di quello dei coil di tipo H e HCA.
Aggiungendo a questo la facilità di spostamento da un'area ad un'altra, la particolare focalità di stimolazione ed il raffreddamento a liquido dinamico, è facile comprendere perchè il coil D-B80 viene impiegato da molteplici centri clinici pubblici e privati con sistemi MagPro per trattare le Dipendenze, la Depressione, il DOC e molte altre patologie trattabili con la rTMS.
Le evoluzioni tecnologiche della TMS
A partire dal 1985 la TMS ha mostrato le sue potenzialità come strumento sia diagnostico sia terapeutico. Da quel momento in avanti l’evoluzione della strumentazione ha portato a enormi miglioramenti nell’erogazione dello stimolo al cervello con coil sempre più performanti:
- Coil di prima generazione: circolari o a farfalla, con forme semplici (avvolgimenti sullo stesso asse) e prestazioni limitate in termini di utilizzo terapeutico; questi coil hanno permesso ai ricercatori di iniziare i primi studi sulla TMS, ancora oggi validi e riprodotti nella terapia e diagnostica neurologica.
- Coil di seconda generazione: la forma si evolve introducendo i coil su piano inclinato permettendo maggiore focalità e aprendo le porte alle applicazioni terapeutiche rTMS, anche grazie al sistema di raffreddamento a liquido con pompa di circolazione continua. L'utilizzo intensivo e il surriscaldamento del coil non è più un problema, lo è talvolta per i coil con raffreddamento ad aria: inevitabilmente la capacità di raffreddare il coil dipende dalla temperatura della stanza.
- Coil di ultima generazione: la forma del coil è stata variata inclinando i due lobi e ottenendo una geometria del campo magnetico in grado di stimolare in profondità. Il coil Cool D-B80 con lobi inclinati di 120° e sistema di refrigerazione a liquido dinamico ha permesso di raggiungere profondità di stimolazione più elevate mantenendo un’ottima focalità, anche con un utilizzo intensivo.
Sono state sviluppate anche delle tipologie particolari di coil, chiamate H-coil o HCA coil. Queste, anziché utilizzare un coil “classico” che si può posizionare sullo scalpo del soggetto a seconda della necessità, sono dei veri e propri “caschi” per la stimolazione magnetica e il soggetto infila parzialmente la testa all’interno, dove si trovano gli avvolgimenti elettrici per la stimolazione. Questi coil non sono focali e stimolano in profondità come i coil TMS di ultima generazione.
L’importanza della stimolazione focale: network TMS e sicurezza per il paziente
Qual è il senso di stimolare un’area focale anziché porzioni più grandi di corteccia? Esistono due ragioni per cui la stimolazione focale, in caso di trattamenti erogati con rTMS, è da preferire a quella ampia.
- Network TMS: come ormai evidenziato in numerosi studi con TMS e fMRI, stimolare un’area specifica crea un effetto a catena di attivazione dei network di cui quest’area fa parte.
Nell’ottica di ripristinare il corretto funzionamento non solo di una zona specifica, ma di una rete di aree cerebrali (come succede nel caso dei trattamenti per patologie psichiatriche), un riarrangiamento che sia guidato da un’area cardine risulta più fisiologico rispetto a una stimolazione molto vasta.
- Sicurezza: la stimolazione magnetica eroga energia sotto forma di campo elettrico nei tessuti cerebrali. Stimolando un’area grande l’energia erogata aumenta drasticamente, portando ad un rischio molto maggiore di scatenare crisi epilettiche.
In questo studio è stato confrontato il “seizure rate”, cioè l’incidenza di crisi epilettiche durante un trattamento di rTMS, su un campione estremamente numeroso (mezzo milione di sessioni di trattamento) e considerando numerosi centri (134) sparsi per il mondo. Risulta evidente come un trattamento di rTMS con un dispositivo non focale risulta in un’incidenza estremamente più elevata di crisi epilettiche.
I vantaggi nell'utilizzo del coil TMS a farfalla con lobi inclinati
Il primo è legato al comfort del paziente: soprattutto nel caso di soggetti che possono andare in ansia all’idea di una stimolazione transcranica, il coil si presenta come uno strumento decisamente meno “preoccupante” e invasivo e consente di fare delle stimolazioni di prova al braccio, molto utili per far avvicinare il paziente al macchinario facendogli superare l’iniziale timore nei confronti del sistema.
La seconda considerazione è di tipo puramente economico, ha un minor costo: questi coil possono essere utilizzati per la stimolazione di tutte le aree corticali, eliminando la necessità di acquistare un caschetto specifico per ogni applicazione. Questo permette anche di personalizzare i propri protocolli di intervento, seguendo pubblicazioni specifiche o usando protocolli più indicati per un certo tipo di paziente.
Inoltre, il posizionamento personalizzato e la focalità della stimolazione rendono possibile l’interfacciamento ad avanzati sistemi di neuronavigazione, utili sicuramente in ambiti di ricerca ma anche nella pratica clinica patient-specific.
In ultimo, la TMS tradizionale si presta anche a studi neurologici quali il tempo di conduzione centrale e la stimolazione periferica, pratiche completamente impossibili con i caschetti per TMS profonda.
Per maggiori informazioni è possibile compilare il form di richiesta a questo link