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?

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.

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