Ikke-invasiv måling af hjernens iltniveau hos mennesker med subthalamiske dybe hjernestimulatorer

Forskerne vil studere virkningerne af elektrisk stimulation ved den subthalamiske kerne på frontal cerebral perfusion hos 10 patienter med fremskreden PD, som allerede har gennemgået en vellykket STN DBS (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN) kirurgi, hvilket fremgår af en forbedring på 20 % eller mere. i deres Unified Parkinsons disease rating scale (UPDRS) motorisk sub-score (UPDRS-III) med stimulering til vs off, tre eller flere måneder efter operationen. UPDRS-III er en bredt anvendt og valideret vurderingsskala for Parkinsons sygdoms symptomsværhedsgrad, der er baseret på den neurologiske undersøgelse. Med henblik på denne undersøgelse vil en neurolog med bevægelsesforstyrrelser udføre alle de neurologiske vurderinger. Patienter skal også påvises at være kognitivt intakte, hvilket fremgår af en Montreal Cognitive Assessment (MoCA)-score på 24 eller højere.

Dette er en eksperimentel undersøgelse, hvori vi vil sammenligne frontal cerebral perfusion (målt non-invasivt med NIRS-enheden) og UPDRS-III-score (som bestemt ved neurologisk undersøgelse) i fire kliniske tilstande: medicin fra/stimulering fra; medicin fra/stimulering til; medicin til/fra stimulering; og medicin på/stimulering på.

Det primære spørgsmål, der skal besvares, er: Kan vi opdage signifikante ændringer i cerebral perfusion med NIRS-enheden som reaktion på subthalamus-stimulering leveret via implanterede DBS-enheder?

Denne pilotundersøgelse vil blive udført i 10 PD-patienter, som tidligere har gennemgået en vellykket DBS-operation. Undersøgelsen vil blive afsluttet på én dag som beskrevet nedenfor og vil tage omkring 6 timer at gennemføre.

Patienter vil ankomme til bevægelsesforstyrrelsescentret om morgenen efter deres planlagte studiebesøg efter at have afbrudt deres medicin fra aftenen før (12 timers fri"). De vil ankomme med deres stimulatorer på og indstillet til de terapeutiske parametre. Dr. Shih vil udføre en neurologisk undersøgelse og bestemme UPDRS-III-score i denne tilstand, off med/on stim.

For at udføre NIRS/perfusionsmålingerne vil forsøgspersonen blive udstyret med en flerdelt plastikhjelm, som holder en række optiske fibre mod overfladen af ​​forsøgspersonens hoved. Denne hjelm vil blive justeret, så den sidder behageligt. Yderligere prober vil blive placeret på fingrene for at overvåge perifer blodiltning (dvs. pulsoximetri) for at sikre, at eventuelle ændringer i cerebral perfusion skyldes ændringer i hjernens fysiologi, ikke en generel fysiologisk faktor. Fibrene er forbundet med 32 laveffekt infrarøde laserdioder. Den effekt, der udsendes af disse lasere, er langt under det typiske maksimalt tilladte eksponeringsniveau (MPE) for hudeksponering for en laserstråle, som angivet af American National Standards Institute, og forsøgspersoner vil ikke mærke nogen effekt af dem. Laserlyset vil være rettet mod toppen af ​​deres hoved, og der vil ikke være nogen risiko for deres øjne. Den indledende cerebrale perfusionsmåling vil blive foretaget.

Patientens DBS-enheder vil derefter blive slukket, og 60 minutter vil få lov til at passere, hvilket giver mulighed for udvaskning af både de kliniske og CBF-effekter af DBS. I løbet af denne tid vil cerebral iltning blive overvåget og dokumenteret hvert femte minut. Ved afslutningen af ​​denne periode vil UPDRS-III-scoren blive bestemt (off meds/off stim) og registreret, hvilket bekræfter en udvaskning af de kliniske effekter. DBS'en vil derefter blive tændt ved at anvende de indstillinger, der anvendes til terapi, bortset fra at stimuleringsfrekvensen indstilles til 20 Hz, en lav frekvens, der vides ikke at være terapeutisk effektiv ved PD. Alle andre indstillinger bibeholdes konstant. Igen vil den cerebrale iltning blive registreret hvert 5. minut i 60 min., hvorefter UPDRS-III-score vil blive registreret. DBS vil derefter blive omprogrammeret til patientens steady state terapeutiske indstillinger, den cerebrale iltning vil blive registreret hvert 5. min. i 60 min. , og i slutningen af ​​60 min.-perioden vil UPDRS-III-scoren blive registreret igen, hvilket afslutter evalueringen af ​​on-stimulering/off-medicin. Patienten vil derefter blive instrueret i at tage sin sædvanlige dosis medicin, og vil blive sendt til frokost i en time. Efter frokost vil patienten vende tilbage i tilstanden på medicin/på stimulering, NIRS og pulsoximetri-proberne vil blive genanvendt, og den proces, der er beskrevet for off medicin tilstand, vil blive gentaget i på medicin tilstand. Efter at medicinvurderingerne er afsluttet, vil patienten blive sendt hjem med hans/hendes enheder tændt og indstillet til deres terapeutiske parametre.