Scalar Closed Loop Intraoperativ undersøgelse

Undersøgeren vil måle DBS lokale fremkaldte potentialer (DLEP'er) og/eller lokale feltpotentialer (LFP'er) sammen med motoriske symptomer (tremor og/eller bradykinesi) som reaktion på dyb hjernestimulering (DBS). Undersøgelsen vil blive udført i operationsstuen på Duke University Medical Center. Yderligere omkostninger til operationsstuen vil blive dækket af institutionelle ressourcer hos Duke. Undersøgelsen vil blive udført på forsøgspersoner, der gennemgår implantation af DBS-systemet under en vågen, stereotaktisk procedure for PD.

Faggruppen vil kun omfatte patienter, der gennemgår en DBS-implantationsprocedure for PD. Den kirurgiske procedure vil fortsætte efter behov til behandling af Parkinsons sygdom (PD), herunder implantation af DBS-elektroden (en i STN eller dobbeltelektroder i STN og GPi/GPe) i de målrettede områder af hjernen. Til denne forskning vil forsøgspersoner modtage midlertidige (~45 min) perkutane forlængelser til DBS-elektroden/-erne og DBS-ledningskanylen efter implantation. Disse midlertidige udvidelser vil forbinde til både vores Duke-stimulerings- og optagelsessystem eller Medtronic RC+S-testoptagelsessystemet, alternerende efter behov, for at tillade optagelse og direkte sammenligning af neurale DLEP-responser og/eller LFP'er ved hjælp af de to forskellige stimulerings-/optagelsessystemer. Nærmere oplysninger om stimulerings- og registreringssystemet findes i afsnittet om undersøgelsesinterventioner. Efter at undersøgelsen er afsluttet, vil den anden DBS-elektrode (hvis den er placeret) og de midlertidige perkutane forlængelser blive fjernet. Derefter vil den almindelige kliniske udførelse af proceduren fortsætte til behandling af patientens bevægelsesforstyrrelse.

Investigator vil måle tremor og/eller bradykinesi hos personer med PD under DBS. Forsøgspersonerne vil blive fortrolige med og i stand til at øve evalueringsopgaverne inden forberedelse til operation. Yderligere vil de blive bedt om at afbryde brugen af ​​dopaminerge og/eller anti-tremor medicin natten over forud for undersøgelsen (som den kliniske rutine) for at reducere variabiliteten af ​​motoriske symptomer på grund af medicinens tidsforløb. Undersøgeren vil udføre evalueringer ved hjælp af unilateral stimulering, hvor lemmen er kontralateral til den side af stimulationen, der bruges til måling af motoriske symptomer. Forsøgspersoner kan også blive bedt om at vurdere eventuelle bivirkninger, som de oplever på en skala fra 0-10.

Kontakter på forsøgspersonens DBS-elektrode vil blive brugt til stimulering og optagelse. De fire DBS-kontakter er betegnet som 0-1-2-3 i ventral-dorsal retning. Til monopolær stimulering vil en enkelt kontakt blive brugt til katodisk stimulering (1- eller 2-), og en ledende pude vil blive placeret på individets hud uden for det sterile felt for at tjene som returelektrode. Optagelseskontakterne vil være to andre kontakter på DBS-afledningen. Til bipolær stimulering vil DBS-impulser blive påført mellem to elektrodekontakter, og optagelseskontakterne vil være de to resterende frie kontakter. Stimulusbølgeformen vil være en ladningsbalanceret bifasisk puls, med ladning begrænset til værdier under grænsen fastsat af producenten, 30 µC/cm2. En anden ledende pude vil blive placeret på emnet for at tjene som optagelsesreference. For forsøgspersoner, der gennemgår DBS-implantationskirurgien, kan DBS-ledningskanylen eller en kirurgisk retraktor, der normalt er placeret ved det kraniale snitsted, også bruges som registreringsreference eller returelektrode.

Hos forsøgspersoner med tremor-dominant PD vil investigator registrere både tremor og DLEP- og/eller LFP-reaktioner fra DBS-elektroden. Adskillige forsøg vil blive udført med forskellige stimuleringsamplituder, frekvenser (≤185 Hz), tidsmæssige mønstre og kontaktkonfigurationer. Stimuleringsamplituden vil være mindre end den, der er identificeret til at være ubehagelig for forsøgspersonen, eller som genererer bivirkninger, som bestemt af en neurolog og/eller neurokirurg under den indledende testfase efter implantation. De forskellige stimulationsparametre vil blive leveret i randomiseret rækkefølge, og forsøgspersonen vil blive blindet for parametrene. Målinger vil blive foretaget i løbet af 2-minutters forsøg, hvor stimulering vil være slukket i det første minut af forsøget og tændt i det resterende minut. Ved 30 s inde i både off (baseline) og på fase af forsøget, vil tremor blive målt i 20 s. Den neurale aktivitet vil også blive målt fra elektroden under både slukket og tændt fase. Den samlede tid, der er nødvendig for dataindsamling, vil være omkring 45 minutter.

Tremor vil blive målt ved hjælp af et accelerometer tapet til bagsiden af ​​forsøgspersonens hånd, og med håndleddet strakt, så hånden er parallel med underarmen. Albuen kan enten være støttet eller ustøttet, afhængigt af hvilken der inducerer større tremor (bestemt før eventuelle forsøg i hvert individ). Tremor målt med et accelerometer korrelerer godt med kliniske tremorvurderingsskalaer [Elble et al, 2006].

Hos forsøgspersoner med Parkinsons sygdom, som ikke har dominerende tremorsymptomer, vil investigator registrere både bradykinesi-testresponser og DLEP- og/eller LFP-potentialer. Adskillige forsøg vil blive udført med forskellige stimuleringsamplituder, middelfrekvenser (≤185 Hz), tidsmæssige mønstre og kontaktkonfigurationer. Den maksimale leverede amplitude vil blive bestemt som beskrevet ovenfor. De forskellige stimulationsparametre vil blive leveret i randomiseret rækkefølge, og forsøgspersonen vil blive blindet for parametrene. Målinger vil blive foretaget i 10-minutters forsøg, hvor stimulering vil være slukket i de første fem minutter af forsøget og tændt i de resterende fem minutter. Ved ca. 90, 210 og 250 s inde i både off- (baseline) og på fase af forsøget, vil bradykinesi blive målt i 20 s. Den neurale aktivitet vil også blive målt fra elektroden under både de slukkede og tændte faser af forsøget. Den samlede tid, der er nødvendig for dataindsamling, vil være omkring 45 minutter.

Ved målinger af bradykinesi vil forsøgspersonen blive instrueret i at trykke skiftevis på højre og venstre knap på en computermus med pege- og langfingeren på hånden så hurtigt og regelmæssigt som muligt. Bradykinesi vil blive målt som tidspunktet for skiftende fingertryk, en valideret test af bradykinesi [Taylor-Tavares et al., 2005].

Før DBS-operation kan forsøgspersonens baseline patologiske motoriske symptomer vurderes i det præoperative miljø for at gøre patienten bekendt med opgaven forud for implantationsproceduren. Tremor eller bradykinesi vil blive målt ved hjælp af henholdsvis den tidligere beskrevne accelerometermåling eller museklik-opgaven. Denne opgave vil tage omkring 5 minutter og udføres i DBS-off-tilstand. Der vil ikke blive givet sedation før efter dette er afsluttet.

Efter DBS-kirurgi kan forsøgspersonens præoperative MRI og postoperative højopløsnings-CT-scanninger bruges til at bestemme placeringen af ​​DBS-elektrodekontakter i hjernen. Placering af elektroden under DBS implantatkirurgi vil ikke blive ændret af forskningsstudiet.