Neurofysiologisk vurdering af ET-patienter behandlet af Vim DBS

Essential tremor (ET) er en kronisk, fremadskridende neurologisk sygdom karakteriseret ved en symmetrisk 4-12 Hz kinetisk tremor, der konstant påvirker hænder og arme. Rysten kan også involvere nakken, underekstremiteterne, stemmen, munden, tungen eller andre kropsområder. ET er blandt de hyppigste bevægelsesforstyrrelser med en anslået forekomst på 0,9 % af den globale befolkning. Mens rysten kan være let invaliderende i begyndelsen af ​​sygdommen, oplever de fleste patienter en forværring af deres tremor over tiden. Til sidst kan sygdomsprogression føre til alvorlig invaliditet, som påvirker patienternes arbejdsevner og i de mest alvorlige tilfælde dagligdagens aktivitet. Selvom ET er en hyppig invaliderende tilstand, er der stadig få terapeutiske muligheder for de mest handicappede patienter. Adskillige kirurgiske procedurer er blevet evalueret i ET, herunder dyb hjernestimulation (DBS) af Thalamic Ventral intermediate nucleus (Vim) eller inden for det posteriore subthalamiske område, kirurgisk thalamotomi, gammakniv eller for nylig MRI-styret fokuseret ultralydsthalamotomi. Mens gammakniv og fokuseret ultralydsthalamotomi kan være sikrere på grund af fraværet af kraniotomi, er Vim-DBS fortsat referencebehandlingen og den mest anvendte procedure til medicinsk refraktær ET.

Udover de tidlige bivirkninger af Vim-DBS, såsom hæmoragiske, iskæmiske og infektiøse komplikationer, der opstår umiddelbart efter elektrodeimplantationsproceduren, sene bivirkninger såsom cerebellare symptomer, herunder gang eller cerebellar ataksi i øvre lemmer, paræstesi, dysartri, dysfagi og kognitive vanskeligheder er ret hyppige. Disse langsigtede konsekvenser af stimulationen kan dramatisk påvirke livskvaliteten for patienter, der lider af ET år efter operationen og afbøde fordelene ved denne intervention. I betragtning af gangataksi er det blevet rapporteret, at denne komplikation kan påvirke op til 37 % af ET-patienter efter Vim-DBS-kirurgi og ser ud til at forekomme hyppigere hos patienter, som havde præoperativ gangsvækkelse, større sygdomssværhedsgrad, højere alder og når DBS blev udført bilateralt. Ataksi i øvre ekstremiteter er også almindelig og karakteriseret ved forekomsten eller den paradoksale forværring af en intentions-tremor sammen med asynergi, dyskronometri og dysdiadokokinesi. Det har vist sig, at sidstnævnte kan induceres ved suprathreshold-stimulering.

Et af de vigtigste aktiver ved Vim-DBS i forhold til kirurgisk thalamotomi forbliver dets evne til støt at tilpasse strømmen leveret af elektroderne ved at ændre stimulationsparametrene. Ved hjælp af traditionel implanterbar pulsgenerator (IPG) er det muligt at ændre stimuleringstilstanden (monopolær eller bipolær stimulering), amplitude, frekvens og pulsbredde samt at modificere kontakterne på elektroderne, der leverer strømmen. Men på trods af at DBS er en behandling, der stort set er tilgængelig på verdensplan, såvel som at være en del af den rutinemæssige behandling af medicinsk refraktær tremor, har kun få undersøgelser vurderet virkningerne af forskellige DBS-indstillinger på cerebellare symptomer præsenteret af patienter, der lider af ET og stimuleret i Vim. Det er blevet rapporteret, at tremor reagerer bedst på amplitude, som normalt øges, indtil en fuldstændig opløsning af rysten opnås. Forøgelse af stimuleringspulsbredden giver en lignende klinisk effekt og kan hjælpe med at lindre tremor. Interessant nok er det for nylig blevet vist, at en formindskelse af pulsbredden kan forbedre gangforstyrrelserne, udvide det terapeutiske vindue og mindske DBS-inducerede bivirkninger. Dette kliniske fund understøttes af den nylige dissektion af det neuronale netværk, der ligger til grund for Vim DBS kliniske respons, hvilket tyder på, at tremorundertrykkelse kunne skyldes stimulering af dentato-rubro-thalamus-kanal, mens gang og lemmerataksi kunne fremmes ved stimulering af cerebello-rubro. -spinal og rubro-olivo-cerebellar-kanalen betyder muligheden for at korrigere disse bivirkninger ved nøjagtigt at optimere DBS-parametrene.

Blandt den kliniske effekt af de forskellige typer parametre er stimuleringsfrekvensen bestemt blevet mindre omfattende undersøgt i ET. Dette er ved første øjekast ret overraskende i betragtning af, at nedsættelse af stimuleringsfrekvensen af ​​den subthalamiske nucleus (STN) er en værdifuld terapeutisk mulighed ved Parkinsons sygdom, især for patienter med dopa-refraktære symptomer såsom frysning af gang eller talesvækkelse. Stimulering med lavere frekvens har også vist sig at være gavnlig for nogle patienter, der lider af dystoni, og det er blevet foreslået, at denne vedvarende kliniske forbedring blev opnået ved at undgå stimulering af den struktur, der er ansvarlig for bivirkninger.

Til sammenligning har et meget lavt antal studier fokuseret på konsekvenserne af lavere frekvens stimulation på tremor. Bemærkelsesværdigt er det faktum, at de fleste af dem har påpeget, at rystelsesundertrykkelsen var bedre opnået for en frekvens omkring 100 Hz, med lidt bevis for en lille yderligere terapeutisk effekt for frekvenser over 130 Hz. Omvendt ser det ud til, at en frekvens på 50 Hz eller lavere ikke undertrykker tremor og kan endda forværre den eller fremkalde myokloniske ryk. Baseret på disse kliniske fund er det i øjeblikket indrømmet at starte stimulationen med en frekvens på 130 Hz og øge den op til 180 Hz, hvis den terapeutiske effekt på tremor forbliver utilfredsstillende på trods af samtidig høj amplitude og stor pulsbredde. En nylig lille case-serie har interessant vist, at nogle patienter, der præsenterede balanceforstyrrelser år efter Vim DBS-operation, fik forbedret deres problemer, når stimulationsfrekvensen blev reduceret til 130 Hz. Derudover er der nogle beviser for, at en sænkning af frekvensen op til 100 Hz, ligesom stimulering med kort pulsbredde, kan hjælpe med at optimere postural eller intentions-tremor og DBS-bivirkningskontrol ved at udvide det terapeutiske vindue. Tilsammen tyder disse resultater på, at i lighed med kortere pulsbredde kunne en lavere stimuleringsfrekvens være en interessant terapeutisk tilgang til ET-patienter, der lider af balanceforstyrrelser eller ataksi i øvre lemmer, fremmet af Vim-DBS. Men da alle de ovennævnte undersøgelser var ublindede og ikke-randomiserede, er niveauet af evidens, der understøtter en sådan strategi, fortsat svagt. Derudover har ingen af ​​disse værker haft til formål at evaluere effekten af ​​faldende DBS-frekvens på gang og balance, hverken ved at bruge kliniske tests eller ved at bruge kvantitative målinger såsom 3D-bevægelsesanalyse eller computeriseret holdningsvurdering.

Af disse grunde vil formålet med nærværende undersøgelse være at studere effekten af ​​varierende Vim-DBS-frekvens på cerebellare træk, herunder gangart og ataksi i øvre lemmer i ET ved at bruge ikke-invasive kvantitative fysiologiske værktøjer, nemlig computeriseret spiraltestanalyse, 3D infrarød gangbevægelsesanalyse, balancemåling mod kraftforstyrrelsesanalyse og okulografi.

Patienter, der præsenterer en ET behandlet med Vim-DBS-stimulering i mere end 3 måneder, fulgt på National Hospital of Neurology and Neurosurgery, University College London Hospital, London, Storbritannien, vil blive inkluderet.

Med hensyn til proceduren vil efterforskerne først vurdere det terapeutiske vindue ved at estimere de terapeutiske tærskler og bivirkningstærskler for tre forskellige frekvenser (80 Hz-130 Hz-180 Hz). Derudover vil efterforskerne efterfølgende analysere balance og gang ved hjælp af et 3D bevægelsesanalysesystem, rysten ved hjælp af en tablet koblet til en computerstyret spiralanalysesoftware og øjenbevægelser ved hjælp af okulografi for de tre forskellige indstillinger og med DBS slået fra.

Til sidst vil efterforskerne lokalisere placeringen af ​​elektroderne og modellen Volume of Tissue Activated ved hjælp af DBS planlægningssoftware Guide-XT® og præ- og postoperativ hjerne-MR.