Skalare intraoperative Closed-Loop-Studie

Der Prüfarzt misst die lokal evozierten Potenziale (DLEPs) und/oder lokalen Feldpotenziale (LFPs) des DBS zusammen mit motorischen Symptomen (Tremor und/oder Bradykinesie) als Reaktion auf die Tiefenhirnstimulation (DBS). Die Studie wird im Operationssaal des Duke University Medical Center durchgeführt. Zusätzliche Kosten für den Operationssaal werden durch institutionelle Ressourcen bei Duke gedeckt. Die Studie wird an Probanden durchgeführt, die sich einer Implantation des DBS-Systems während eines wachen, stereotaktischen Eingriffs für PD unterziehen.

Die Patientengruppe umfasst nur Patienten, die sich einem DBS-Implantationsverfahren für PD unterziehen. Der chirurgische Eingriff wird nach Bedarf für die Behandlung der Parkinson-Krankheit (PD) durchgeführt, einschließlich der Implantation der DBS-Elektrode (eine in STN oder zwei Elektroden in STN und GPi/GPe) in die Zielregionen des Gehirns. Für diese Forschung erhalten die Probanden nach der Implantation vorübergehende (~45 min) perkutane Verlängerungen der DBS-Elektrode(n) und der DBS-Ableitungskanüle. Diese temporären Verlängerungen werden je nach Bedarf abwechselnd mit unserem Stimulations- und Aufzeichnungssystem Duke oder dem Testaufzeichnungssystem Medtronic RC+S verbunden, um die Aufzeichnung und den direkten Vergleich von neuronalen DLEP-Reaktionen und/oder LFPs unter Verwendung der beiden unterschiedlichen Stimulations-/Aufzeichnungssysteme zu ermöglichen. Einzelheiten zum Stimulations- und Aufzeichnungssystem finden Sie im Abschnitt Studieninterventionen. Nach Abschluss der Studie werden die zweite DBS-Elektrode (falls platziert) und die temporären perkutanen Verlängerungen entfernt. Dann wird die normale klinische Durchführung des Verfahrens zur Behandlung der Bewegungsstörung des Patienten fortgesetzt.

Der Prüfarzt misst Tremor und/oder Bradykinesie bei Personen mit PD während DBS. Die Probanden werden mit den Bewertungsaufgaben vertraut gemacht und können sie vor der Vorbereitung auf die Operation üben. Darüber hinaus werden sie gebeten, die Einnahme von dopaminergen und/oder Anti-Tremor-Medikamenten über Nacht vor der Studie einzustellen (wie es die klinische Routine ist), um die Variabilität der motorischen Symptome aufgrund des zeitlichen Verlaufs der Medikamente zu verringern. Der Prüfarzt führt Bewertungen mit einseitiger Stimulation durch, wobei die Extremität kontralateral zur Seite der Stimulation liegt, die zur Messung der motorischen Symptome verwendet wird. Die Probanden können auch gebeten werden, alle Nebenwirkungen, die sie erfahren, auf einer Skala von 0 bis 10 zu bewerten.

Kontakte auf der DBS-Elektrode des Subjekts werden für die Stimulation und Aufzeichnung verwendet. Die vier DBS-Kontakte sind in ventral-dorsaler Richtung mit 0-1-2-3 bezeichnet. Für die monopolare Stimulation wird ein einziger Kontakt für die kathodische Stimulation (1- oder 2-) verwendet und ein leitfähiges Pad wird außerhalb des sterilen Felds auf der Haut des Patienten platziert, um als Gegenelektrode zu dienen. Die Aufzeichnungskontakte sind zwei andere Kontakte auf der DBS-Leitung. Bei der bipolaren Stimulation werden DBS-Impulse zwischen zwei Elektrodenkontakten angelegt, und die Aufzeichnungskontakte sind die beiden verbleibenden freien Kontakte. Die Stimuluswellenform ist ein ladungsausgeglichener zweiphasiger Impuls, wobei die Ladung auf Werte unterhalb der vom Hersteller festgelegten Grenze von 30 µC/cm2 beschränkt ist. Ein weiteres leitfähiges Pad wird auf dem Objekt platziert, um als Aufnahmereferenz zu dienen. Bei Personen, die sich einer DBS-Implantationsoperation unterziehen, kann die DBS-Leitungskanüle oder ein chirurgischer Retraktor, der normalerweise an der kranialen Inzisionsstelle platziert wird, auch als Aufzeichnungsreferenz- oder Gegenelektrode verwendet werden.

Bei Patienten mit Tremor-dominanter Parkinson-Erkrankung zeichnet der Prüfarzt sowohl den Tremor als auch die DLEP- und/oder LFP-Reaktionen von der DBS-Elektrode auf. Es werden mehrere Versuche mit unterschiedlichen Stimulationsamplituden, Frequenzen (≤185 Hz), zeitlichen Mustern und Kontaktkonfigurationen durchgeführt. Die Stimulationsamplitude ist geringer als diejenige, die als unangenehm für den Probanden identifiziert wurde oder Nebenwirkungen hervorruft, wie von einem Neurologen und/oder Neurochirurgen während der anfänglichen Testphase nach der Implantation bestimmt. Die verschiedenen Stimulationsparameter werden in zufälliger Reihenfolge geliefert, und das Subjekt wird gegenüber den Parametern geblendet. Die Messungen werden während 2-minütiger Versuche durchgeführt, bei denen die Stimulation für die erste Minute des Versuchs ausgeschaltet und für die verbleibende Minute eingeschaltet ist. Nach 30 s sowohl in der Aus- (Basislinie) als auch in der Ein-Phase des Versuchs wird der Tremor 20 s lang gemessen. Die neurale Aktivität wird auch während der Aus- und Ein-Phasen von der Elektrode gemessen. Die für die Datenerfassung erforderliche Gesamtzeit beträgt etwa 45 Minuten.

Tremor wird mit einem Beschleunigungsmesser gemessen, der auf den Handrücken des Probanden geklebt wird, und mit ausgestrecktem Handgelenk, so dass die Hand parallel zum Unterarm ist. Der Ellbogen kann entweder unterstützt oder nicht unterstützt werden, je nachdem, was ein stärkeres Zittern auslöst (festgelegt vor allen Versuchen bei jedem Probanden). Tremor, gemessen mit einem Akzelerometer, korreliert gut mit klinischen Tremor-Bewertungsskalen [Elble et al, 2006].

Bei Patienten mit Parkinson-Krankheit, die keine dominanten Tremorsymptome aufweisen, zeichnet der Prüfarzt sowohl die Bradykinesie-Testreaktionen als auch die DLEP- und/oder LFP-Potentiale auf. Es werden mehrere Versuche mit unterschiedlichen Stimulationsamplituden, mittleren Frequenzen (≤185 Hz), zeitlichen Mustern und Kontaktkonfigurationen durchgeführt. Die gelieferte maximale Amplitude wird wie oben beschrieben bestimmt. Die verschiedenen Stimulationsparameter werden in zufälliger Reihenfolge geliefert, und das Subjekt wird gegenüber den Parametern geblendet. Die Messungen werden in 10-minütigen Versuchen durchgeführt, bei denen die Stimulation für die ersten fünf Minuten des Versuchs ausgeschaltet und für die restlichen fünf Minuten eingeschaltet ist. Bei etwa 90, 210 und 250 s sowohl in der Aus- (Basislinie) als auch in der Ein-Phase der Studie wird die Bradykinesie für 20 s gemessen. Die neurale Aktivität wird auch während der Aus- und Ein-Phasen der Studie von der Elektrode gemessen. Die für die Datenerfassung erforderliche Gesamtzeit beträgt etwa 45 Minuten.

Für Bradykinesie-Messungen wird der Proband angewiesen, abwechselnd die rechte und linke Taste einer Computermaus mit dem Zeige- und Mittelfinger seiner Hand so schnell und regelmäßig wie möglich zu drücken. Die Bradykinesie wird als Zeitpunkt des abwechselnden Drückens der Finger gemessen, ein validierter Bradykinesie-Test [Taylor-Tavares et al., 2005].

Vor der DBS-Operation können die pathologischen motorischen Ausgangssymptome des Patienten in der präoperativen Umgebung beurteilt werden, um den Patienten mit der Aufgabe vor dem Implantationsverfahren vertraut zu machen. Tremor oder Bradykinesie werden unter Verwendung der zuvor beschriebenen Akzelerometermessung bzw. der Mausklickaufgabe gemessen. Diese Aufgabe dauert etwa 5 Minuten und wird im DBS-off-Zustand durchgeführt. Es wird keine Sedierung verabreicht, bis dies abgeschlossen ist.

Nach einer DBS-Operation können die präoperativen MRT- und postoperativen hochauflösenden CT-Scans des Subjekts verwendet werden, um die Position der DBS-Elektrodenkontakte im Gehirn zu bestimmen. Die Platzierung der Elektrode während der DBS-Implantation wird durch die Forschungsstudie nicht verändert.