Skalární intraoperační studie s uzavřenou smyčkou

Vyšetřovatel bude měřit lokální evokované potenciály DBS (DLEP) a/nebo místní potenciály pole (LFP) spolu s motorickými symptomy (třes a/nebo bradykineze) v reakci na hlubokou mozkovou stimulaci (DBS). Studie bude provedena na operačním sále v Duke University Medical Center. Další náklady na operační sál budou hrazeny z institucionálních zdrojů v Duke. Studie bude provedena na subjektech, které podstupují implantaci systému DBS během bdělého stereotaktického postupu pro PD.

Předmětná skupina bude zahrnovat pouze pacienty podstupující implantaci DBS pro PD. Operační výkon bude probíhat podle potřeby léčby Parkinsonovy nemoci (PD), včetně implantace DBS elektrody (jedna do STN nebo duální elektrody do STN a GPi/GPe) do cílových oblastí mozku. Pro tento výzkum dostanou subjekty po implantaci dočasné (~45 minut) perkutánní prodloužení elektrody (elektrod) DBS a kanyly DBS svodu. Tato dočasná rozšíření se připojí jak k našemu stimulačnímu a záznamovému systému Duke, tak k testovacímu záznamovému systému Medtronic RC+S, přičemž se budou střídat podle potřeby, aby bylo možné zaznamenávat a přímo porovnávat neurální odezvy DLEP a/nebo LFP pomocí dvou různých systémů stimulace/záznamu. Podrobnosti o stimulačním a záznamovém systému jsou uvedeny v části Studijní intervence. Po dokončení studie se odstraní druhá elektroda DBS (pokud je umístěna) a dočasné perkutánní nástavce. Poté bude pokračovat běžné klinické provádění procedury pro léčbu pacientovy pohybové poruchy.

Zkoušející bude měřit třes a/nebo bradykinezi u osob s PD během DBS. Účastníci budou seznámeni a schopni nacvičit evaluační úkoly před přípravou k operaci. Dále budou požádáni, aby přerušili používání dopaminergních a/nebo antitremorových léků přes noc před studií (jak je klinickou rutinou), aby se snížila variabilita motorických symptomů v důsledku časového průběhu medikace. Zkoušející provede vyhodnocení za použití jednostranné stimulace, s končetinou kontralaterálně ke straně stimulace použité pro měření motorických symptomů. Subjekty mohou být také požádány, aby ohodnotily jakékoli vedlejší účinky, které pociťují, na stupnici od 0 do 10.

Kontakty na elektrodě DBS subjektu budou použity pro stimulaci a záznam. Čtyři kontakty DBS jsou označeny jako 0-1-2-3 ve ventrálně-dorzálním směru. Pro monopolární stimulaci bude použit jediný kontakt pro katodickou stimulaci (1- nebo 2-) a na kůži subjektu mimo sterilní pole bude umístěna vodivá podložka, která bude sloužit jako zpětná elektroda. Záznamové kontakty budou dva další kontakty na vedení DBS. Pro bipolární stimulaci budou pulzy DBS aplikovány mezi dva kontakty elektrody a záznamovými kontakty budou dva zbývající volné kontakty. Stimulační křivka bude nábojově vyvážený dvoufázový pulz, s nábojem omezeným na hodnoty pod limitem stanoveným výrobcem, 30 µC/cm2. Na předmět bude umístěna další vodivá podložka, která bude sloužit jako referenční záznam. U subjektů podstupujících chirurgický zákrok implantace DBS lze jako záznamovou referenční nebo zpětnou elektrodu také použít kanylu DBS nebo chirurgický retraktor normálně umístěný v místě kraniální incize.

U subjektů s PD s dominantním třesem bude výzkumník zaznamenávat jak třes, tak DLEP a/nebo LFP odezvy z elektrody DBS. Bude provedeno několik zkoušek s různými amplitudami stimulace, frekvencemi (≤185 Hz), časovými vzory a konfiguracemi kontaktů. Amplituda stimulace bude menší než amplituda identifikovaná jako nepříjemná pro subjekt nebo která generuje vedlejší účinky, jak určí neurolog a/nebo neurochirurg během počáteční testovací fáze po implantaci. Různé stimulační parametry budou dodány v náhodném pořadí a subjekt bude vůči parametrům zaslepen. Měření budou prováděna během 2minutových pokusů, ve kterých bude stimulace vypnuta po první minutu pokusu a zapnuta po zbývající minutu. Po 30 sekundách od fáze off (základní linie) i v zapnuté fázi bude třes měřen po dobu 20 sekund. Nervová aktivita bude také měřena z elektrody během fáze vypnutí i zapnutí. Celková doba potřebná pro sběr dat bude asi 45 minut.

Třes bude měřen pomocí akcelerometru nalepeného na hřbetu ruky subjektu a se zápěstím nataženým tak, že ruka je rovnoběžná s předloktím. Loket může být buď podepřený, nebo bez podpory, v závislosti na tom, co vyvolává větší třes (určeno před jakýmikoli zkouškami u každého subjektu). Třes měřený akcelerometrem dobře koreluje s klinickými stupnicemi hodnocení třesu [Elble et al, 2006].

U jedinců s Parkinsonovou nemocí, kteří nemají dominantní symptomy třesu, výzkumník zaznamená jak odpovědi na testování bradykineze, tak potenciály DLEP a/nebo LFP. Bude provedeno několik zkoušek s různými amplitudami stimulace, středními frekvencemi (≤185 Hz), časovými vzory a konfiguracemi kontaktů. Maximální dodaná amplituda bude stanovena tak, jak je popsáno výše. Různé stimulační parametry budou dodány v náhodném pořadí a subjekt bude vůči parametrům zaslepen. Měření budou prováděna v 10minutových testech, ve kterých bude stimulace vypnuta po dobu prvních pěti minut testu a zapnuta po zbývajících pět minut. Přibližně po 90, 210 a 250 s jak ve fázi off (základní hodnota), tak ve fázi testu, bude bradykineze měřena po dobu 20 sekund. Nervová aktivita bude také měřena z elektrody během fáze vypnutí i zapnutí testu. Celková doba potřebná pro sběr dat bude asi 45 minut.

Pro měření bradykineze bude subjekt instruován, aby co nejrychleji a nejpravidelněji mačkal střídavě pravé a levé tlačítko počítačové myši ukazováčkem a prostředníkem své ruky. Bradykineze bude měřena jako načasování střídavých stisků prstů, což je ověřený test bradykineze [Taylor-Tavares et al., 2005].

Před operací DBS mohou být v předoperačním nastavení vyhodnoceny základní patologické motorické symptomy subjektu, aby se pacient seznámil s úkolem před implantací. Třes nebo bradykineze budou měřeny pomocí dříve popsaného měření akcelerometru nebo pomocí úlohy kliknutí myší. Tato úloha bude trvat asi 5 minut a bude provedena ve stavu DBS-off. Dokud to nebude dokončeno, nebude podávána žádná sedace.

Po operaci DBS lze k určení umístění kontaktů elektrod DBS v mozku použít předoperační MRI a pooperační CT skeny s vysokým rozlišením. Umístění elektrody během operace implantátu DBS nebude výzkumnou studií změněno.