Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Beurteilung von Depressionen (NIRSIT)

Hintergrund & Bedeutung:

Die Geschichte der Verwendung des Nahinfrarot (NIR)-Spektrums (650–1000 nm) in kognitiven Studien wird in einer kürzlich erschienenen Übersichtsarbeit beschrieben. Jobsis nutzte die Tatsache, dass menschliches Gewebe für NIR relativ transparent ist und Hämoglobin diese Lichtwellenlängen absorbiert, und entwickelte 1977 ein nicht-invasives Gerät, das in der Lage ist, Veränderungen der Sauerstoffversorgung im Gehirn zu erkennen. Später verwendete er diese Technik, um die zerebrale Oxygenierung bei Neugeborenen zu untersuchen. Die ersten Veröffentlichungen, die NIRS-Ergebnisse beschreiben, erschienen Anfang der 1990er Jahre, und im Jahr 2000 wurde das erste kommerziell erhältliche Gerät auf den Markt gebracht. Im Jahr 2009 brachte Hitachi das erste batteriebetriebene drahtlose/tragbare Gerät auf den Markt. In den 3 Jahren vor dieser Überprüfung von 2012 wurden ca. 400 Artikel veröffentlicht, die diese Technologie in den Bereichen Neurologie (Alzheimer-Krankheit, Demenz, Depression, Epilepsie, Parkinson, Rehabilitation, Schlaganfall), Psychiatrie (Angstzustände, Drogenmissbrauch, Schizophrenie), Bildung (Aufmerksamkeit, Verständnis, Argumentation) und Grundlagenforschung (Schmerz, Schlaf).

Gerät:

Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) bietet eine nicht-invasive Messung des Blutflusses und der Sättigung des Frontallappens im Laufe der Zeit. Das NIRSIT-Gerät verfügt über sechsundneunzig (96) zweifarbige Infrarotlaser und gepaarte Fotodioden, die die Sauerstoffsättigung bis zu einer Tiefe von 2 cm vom frontalen Kortex des Menschen aufzeichnen. NIRSIT liefert eine Messung der Blutsättigung aus über 200 präfrontalen Regionen und bietet eine hohe räumliche Auflösung bei einer Abtastrate von 32 Hz, die eine hohe zeitliche Auflösung bietet. NIRSIT kann kognitive Studien in Echtzeit bereitstellen, die kognitive Arbeitsbelastung, Konzentration und emotionalen Stress und Angst unterscheiden können. NIRS liefert 200 Messungen von Oxy, Deoxy, Gesamthämoglobin und Herzfrequenz 32 Mal pro Sekunde.

Rechtfertigung für nicht signifikantes Risiko:

Basierend auf den für diese Studie erhobenen Daten werden keine klinischen Entscheidungen getroffen. Die NIRSIT-Daten werden ausschließlich für die Studie erhoben. Die NIRSIT-Daten werden nicht für die klinische Entscheidungsfindung verwendet und daher qualifiziert sich die Studie für NSR.

NIRS wird seit 2000 in Japan untersucht1. Das NIRSIT-Gerät von OBE Lab verfügt über mehr Sensoren als das Hitachi ETG-4000, das seit dem 12. Oktober 2004 die US-Zulassung 510K (K042501) mit einer beabsichtigten Verwendung zur Messung relativer Konzentrationen von zerebralem Deoxyhämoglobin und Oxyhämoglobin hat, aber ein ähnliches Sicherheitsprofil hat. Das NIRSIT-Gerät von OBE Lab hat eine höhere Sensoranzahl (96), eine höhere Anzahl bewerteter Voxel (200), eine höhere zeitliche Auflösung (30 Hz), aber ein ähnliches Sicherheitsprofil wie das Hitachi ETG-4000. Das Hitachi ETG-4000 wäre das Prädikat für die FDA 510K-Zulassung.

Methoden:

Am Tag des NIRSIT-Tests werden die depressiven Symptome der Probanden mit der Hamilton B Depression Rating Scale (HDRS), dem Beck Depression Index (BDI) und dem Patient Health Questionnaire-9 (PHQ-9) und einer kognitiven Bewertung (Mini Internationales neuropsychiatrisches Interview) wird vor dem NIRSIT-Test durchgeführt. Wir machen Front- und Seitenfotos von Personen, um zu dokumentieren, wie das Gerät platziert wurde.

Die kognitiven Aufgaben umfassen einen Cartoon-Humor-Reaktionstest, bei dem den Probanden eine Reihe humorvoller Cartoons gezeigt wird, und eine Aufgabe zur sprachlichen Beherrschung, bei der sie aufgefordert werden, Wörter zu sagen, die mit bestimmten Buchstaben beginnen. Wir machen eine Audioaufnahme der Wörter, die sie sagen, um die Anzahl der richtigen Wörter zu bestätigen.

Die Testsitzungen werden bis zu fünf Mal wiederholt, abhängig von der Variabilität im Vergleich zu früheren Sitzungen mit diesem Probanden.

Die Kontrollen werden so ausgewählt, dass sie die Altersverteilung der Patienten widerspiegeln, die in den letzten zwei Jahren in unserer Einrichtung wegen MDD behandelt wurden.

Mitarbeiter der Psychiatrie werden über Umfrageantworten informiert, die auf mögliche Suizidgedanken hindeuten.

Stichprobengröße: Kontrollgruppe – 30 Freiwillige Kontrollpersonen sind SFVAMC-Patienten, Mitarbeiter oder die allgemeine Öffentlichkeit, die selbst angeben, dass sie nicht depressiv sind.

Patientengruppe – 60 Patienten mit schwerer depressiver Störung (MDD) umfassen auch diejenigen, deren anfängliche depressive Symptome so schwer waren, dass sie und ihr behandelnder Arzt entschieden haben, dass sie von Behandlungen wie Elektrokrampftherapie (ECT) oder Ketamininfusion profitieren könnten.

Rekrutierung: Für die gesunden Kontrollpersonen wird ein Flyer, der die Studie beschreibt, vor dem Anästhesie-Geschäftsbüro im San Francisco VA Medical Center ausgehängt. Einer der klinischen Teilnehmer der Studie wird den MINI-Test (Mini International Neuropsychiatric Interview) durchführen, um sicherzustellen, dass die Kontrollen keine Bedingungen haben, die sie von der Teilnahme an der Studie ausschließen würden.

Die Patienten werden von Studienpsychiatern identifiziert und angesprochen und gefragt, ob sie an der Studie teilnehmen möchten. Sie erhalten einen Flyer, der die Studie erklärt, um den Zustimmungsprozess zu verbessern. Nachdem die Patienten untersucht wurden und die Einverständniserklärung zur Teilnahme an der Studie unterschrieben haben, werden sie in die Studie aufgenommen. Einer der Studienpsychiater wird den MINI-Test (Mini International Neuropsychiatric Interview) durchführen, um sicherzustellen, dass die Patienten keine Bedingungen haben, die sie von der Teilnahme an der Studie ausschließen würden.

Die Einwilligung nach Aufklärung wird vom behandelnden Psychiater, dem Schulleiter oder dem Mitermittler eingeholt

Statistische Methoden: Mitarbeiter und Kollegen bewerten die Aufgaben, die in der NIRSIT-Software verfügbar sind, und wählen aus, welche die höchsten Messwerte erzeugen, und bewerten, welche Kanäle Änderungen erkennen, bevor sie Probanden einschreiben.

Die Hauptkomponentenanalyse wird verwendet, um zu bestimmen, auf welche Kanäle sich die Untersuchung konzentrieren soll. Frühere Untersuchungen konzentrierten sich auf den bilateralen frontopolaren Bereich (Broadmann-Bereiche [BA] 9 und 46), ventrolateral (BA 44, 45, 47) und frontopolar (BA 10)5,10,11.

Rhythmische Signale, die Rauschartefakte und Körperbewegungsartefakte anzeigen, werden entfernt.

Die mittleren Änderungen des Blutflusses werden unter Verwendung einer linearen Anpassung zwischen den letzten 10 s der Pre-Task-Periode und den letzten 5 s der Post-Task-Periode berechnet.

Eine Intra-Klassen-Korrelation zwischen Test und Wiederholungstest wird auf Einzelsubjektebene durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu bewerten und anzuzeigen, ob weitere Tests für Kontrollen und MDD-Patienten während ihres Behandlungsverlaufs indiziert sind.

ANOVA und die F-Statistik werden verwendet, um den Grad der Änderungen zwischen den Gruppen zu vergleichen.

Ex-Gaußsche Modellierung wird verwendet, um Reaktionszeiten und Misserfolge über den Schweregrad der Depression hinweg zu vergleichen.

Die Ergebnisse werden für Altersunterschiede, das Vorhandensein einer posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS), Drogenmissbrauch (Drogen oder Alkohol), Suizidgeschichte, Angstzustände, Komorbiditäten einschließlich Herz-, Leber- oder Nierenerkrankungen, Diabetes, Krebs und Medikamente einschließlich Anti -Psychotika, Antidepressiva, Anti-Angst- und Schmerzmittel.

Risiken:

• Verlust der Privatsphäre. Alle klinischen Studien haben ein gewisses Risiko für den Verlust der Privatsphäre. Medizinische und psychiatrische Aufzeichnungen werden vom Studienpersonal überprüft und zu Forschungszwecken aufgezeichnet. Alle Aufzeichnungen werden als verschlüsselte Dateien oder in einem gesperrten Speicher gespeichert, um Risiken zu reduzieren.
• Das NIRSIT-Gerät verwendet Infrarotlicht. Die FDA ist zu dem Schluss gekommen, dass das vom Gerät emittierte Licht harmlos ist und kein signifikantes Risiko darstellt.

Minimierung des Risikos:

1. Alle Studienunterlagen werden in verschlossenen Aktenschränken in verschlossenen Büros aufbewahrt. Das Risiko des Verlustes studienbezogener Materialien ist gering.
2. NIRSIT- und Depressionsinventartests werden auf eine Weise durchgeführt, die auf die Bedürfnisse des Patienten eingeht und mögliche Peinlichkeiten minimiert.
3. Die Patienten werden bei jedem Screening-Besuch auf Suizidalität untersucht. Patienten, die in der BDI- oder PHQ-9-Umfrage angeben, dass sie denken, dass sie besser dran wären, wenn sie sterben oder sich selbst verletzen, werden dem behandelnden Arzt zur Kenntnis gebracht. Der behandelnde Arzt füllt das HAM-D aus und untersucht daher die Suizidabsicht als Teil der Standardbehandlung, wobei eine Verlaufsnotiz verwendet wird, um auf weitere erforderliche Maßnahmen hinzuweisen.

Leistungen:

NIRSIT- und Depressionsinventartests stellen nicht mehr als ein minimales Risiko für die Probanden dar. Diese Studie kann zeigen, dass das Gerät und das Testprotokoll in der Lage sind, die Sensitivität und Spezifität der Depressionsdiagnostik zu verbessern und dadurch spezifischere Behandlungen und Therapien zu ermöglichen und die Versorgung zukünftiger Patienten mit Depressionen zu verbessern.

Qualifikation der Ermittler:

Dr. Arthur Wallace, MD, Ph.D. betreibt seit 1978 medizinische Forschung, einschließlich klinischer Studien an Großtieren und Menschen sowie humanphysiologischer Messungen. Er hat einen Ph.D. in Biomedizintechnik und absolvierte ein medizinisches Praktikum, eine Anästhesie-Residenz und ein Stipendium in Herzanästhesiologie. Er ist seit 1992 Fakultätsmitglied für Anästhesiologie an der UCSF. Während dieser Zeit war er PI bei mehreren klinischen Studien mit Hochrisikopatienten, darunter Afterload, Warm Cardioplegia, Atenolol, Clonidin, EDRF Intraop, L-ARG, AVD-Studie, PCRRT , und Aneurysma-Studien. Dr. Wallace arbeitet seit 1991 mit Impedanzgeräten und war der wissenschaftliche Hauptberater der ECOM-Projekte seit deren Beginn im Jahr 1996 sowie Mitglied der VA IACUC. Er war verantwortlich für das Röhrendesign, die Entwicklung von Algorithmen, das elektronische Design, In-vivo-Experimente sowie die Tier- und Menschenversuche.