Impact of navigated rhythmic transcranial magnetic stimulation on regaining consciousness in patients after severe brain injury

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Rehabilitation of patients with chronic disorders of consciousness is extremely important due to severity of the condition and increasing number of such patients. Disorders of consciousness have led to inability of self-care, need for constant care and complete dependence on outside assistance. Applying noninvasive brain stimulation and rhythmic transcranial magnetic stimulation seems to be perspective methods of rehabilitation.

Aim. to evaluate the efficiency of rhythmic transcranial magnetic stimulation of left dorsolateral prefrontal cortex using local navigation in patients with chronic disorders of consciousness.

Methods. This prospective study was carried out in patients with chronic disorders of consciousness after severe brain injury. All patients received 10-day treatment with active high-frequency rhythmic transcranial magnetic stimulations of the left dorsolateral prefrontal cortex. Revised coma recovery scale (JFK Coma Recovery Scale-Revised, CRS-R) was used to evaluate the effectiveness of the procedure.

Results. After the treatment with rhythmic transcranial magnetic stimulations according to CRS-R 8 out of 12 patients improved their score. The best response was observed in patients in minimally conscious state. There were no cases of adverse events during the treatment.

Conclusion. High-frequency rhythmic transcranial magnetic stimulations provide an opportunity to improve level of consciousness in patients after severe brain injury. Using navigation system allows to rule out an inaccuracy in determining the dorsolateral prefrontal cortex. As a result this study proposed the effective and safe protocol for rehabilitation of patients with chronic disorders of consciousness.

About the authors

M. M. Borodin

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Author for correspondence.
Email: borodinmm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6693-483X

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории инновационно-реабилитационных технологий

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

N. I. Usoltseva

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Email: neurolabfnc@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7269-6444

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории инновационно-реабилитационных технологий

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

K. M. Gorshkov

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Email: kgorchkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5443-2330

врач анестезиолог-реаниматолог, заведующий отделением анестезиологии и реанимации № 1

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

A. I. Shpichko

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Email: shpichko.a@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4652-3259

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории органопротекции при критических состояниях

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

N. P. Shpichko

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Email: shpichkonp@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-3289-6107

научный сотрудник лаборатории двигательной реабилитации, восстановления глотания и речи

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

M. M. Kanarskiy

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Email: kanarmm@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7635-1048

лаборант-исследователь лаборатории клинического питания и метаболизма

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

G. A. Gorbeshko

Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Research and Clinical Center for Resuscitation and Rehabilitology”

Email: neurophiz@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6593-5753

научный сотрудник лаборатории инновационно-реабилитационных технологий

Russian Federation, 25-2, Petrovka street, Moscow,107031

References

  1. Giacino JT, Fins JJ, Laureys S, Schiff ND. Disorders of consciousness after acquired brain injury: the state of the science. Nat Rev Neurol. 2014;10(2):99−114. doi: 10.1038/nrneurol.2013.279.
  2. Jennett B, Plum F. Persistent vegetative state after brain damage. A syndrome in search of a name. Lancet. 1972; 1(7753):734−737. doi: 10.1016/s0140-6736(72)90242-5.
  3. Кондратьева Е.А., Авдюнина И.А., Кондратьев А.Н., и др. Определение признаков сознания и прогнозирования исхода у пациентов в вегетативном состоянии // Вестник РАМН. — 2016. — Т. 71. — № 4. — С. 273–280. [Kondratyeva EA, Avdunina IA, Kondratyev AN, et al. Vegetative state: difficulty in identifying consciousness and predicting outcome. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2016;71(4):273–280. (In Russ).] doi: 10.15690/vramn728.
  4. Giacino JT, Ashwal S, Childs N, et al. The minimally conscious state: definition and diagnostic criteria. Neurology. 2002;58(3):349−353. doi: 10.1212/wnl.58.3.349.
  5. Bruno M.A, Majerus S, Boly M, et al. Functional neuroanatomy underlying the clinical subcategorization of minimally conscious state patients. J Neurol. 2012;259(6): 1087−1098. doi: 10.1007/s00415-011-6303-7.
  6. Giacino JT, Kalmar K. Diagnostic and prognostic guidelines for the vegetative and minimally conscious states. Neuropsychol Rehabil. 2005;15(3−4):166−174. doi: 10.1080/ 09602010443000498.
  7. Barker AT, Jalinous R, Freeston IL. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1985;1(8437): 1106−1107. doi: 10.1016/s0140-6736(85)92413-4.
  8. Di Lazzaro V, Oliviero A, Pilato F, et al. The physiological basis of transcranial motor cortex stimulation in conscious humans. Clin Neurophysiol. 2004;115(2):255−266. doi: 10.1016/j.clinph.2003.10.009.
  9. Guerra A, Costantini EM, Maatta S, et al. Disorders of consciousness and electrophysiological treatment strategies: a review of the literature and new perspectives. Curr Pharm Des. 2014;20(26):4248−4267.
  10. Maeda F, Keenan JP, Tormos JM, et al. Modulation of corticospinal excitability by repetitive transcranial magnetic stimulation. Clin Neurophysiol. 2000;111(5):800−805. doi: 10.1016/s1388-2457(99)00323-5.
  11. Romero JR, Anschel D, Sparing R, et al. Subthreshold low frequency repetitive transcranial magnetic stimulation selectively decreases facilitation in the motor cortex. Clin Neurophysiol. 2002;113(1):101−107. doi: 10.1016/s1388-2457(01)00693-9.
  12. Berardelli A, Inghilleri M, Rothwell JC, et al. Facilitation of muscle evoked responses after repetitive cortical stimulation in man. Exp Brain Res. 1998;122(1):79−84. doi: 10.1007/s002210050493.
  13. Sun W, Fu W, Mao W, et al. Low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation for the treatment of refractory partial epilepsy. Clin EEG Neurosci. 2011;42(1):40−44. doi: 10.1177/155005941104200109.
  14. Kodama M, Kasahara T, Hyodo M, et al. Effect of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation combined with physical therapy on L-dopa-induced painful off-period dystonia in Parkinson’s disease. Am J Phys Med Rehabil. 2011;90(2):150−155. doi: 10.1097/PHM.0b013e3181fc7ccd.
  15. Schutter DJ. [Transcranial magnetic stimulation as a treatment for depression. (In Dutch)]. Tijdschr Psychiatr. 2011; 53(6):343−353.
  16. Louise-Bender Pape T, Rosenow J, Lewis G, et al. Repetitive transcranial magnetic stimulation-associated neurobehavioral gains during coma recovery. Brain Stimul. 2009; 2(1):22−35. doi: 10.1016/j.brs.2008.09.004.
  17. Shin HW, Youn YC, Chung SJ, Sohn YH. Effect of high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation on major depressive disorder in patients with Parkinson’s disease. J Neurol. 2016;263(7):1442−1448. doi: 10.1007/s00415-016-8160-x.
  18. Angelakis E, Liouta E, Andreadis N, et al. Transcranial direct current stimulation effects in disorders of consciousness. Arch Phys Med Rehabil. 2014;95(2):283−289. doi: 10.1016/j.apmr.2013.09.002.
  19. Thibaut A, Bruno MA, Ledoux D, et al. tDCS in patients with disorders of consciousness: sham-controlled randomized double-blind study. Neurology. 2014;82(13):1112−1118. doi: 10.1212/WNL.0000000000000260.
  20. Cavinato M, Iaia V, Piccione F. Repeated sessions of sub-threshold 20-Hz rTMS. Potential cumulative effects in a brain-injured patient. Clin Neurophysiol. 2012;123(9): 1893−1895. doi: 10.1016/j.clinph.2012.02.066.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2020 Borodin M.M., Usoltseva N.I., Gorshkov K.M., Shpichko A.I., Shpichko N.P., Kanarskiy M.M., Gorbeshko G.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».