Neuartige Paradigmen der Tiefenhirnstimulation bei Bewegungsstörungen

Das experimentelle Design umfasst Verfahren zur Erreichung jedes spezifischen Ziels, wobei die meisten einen patienteninternen Ansatz beinhalten, der die Wirkung verschiedener Behandlungsniveaus (z. B. keine Therapie, traditionelle DBS, neuartige DBS) auf die neurologische Funktion untersucht, einschließlich daraus abgeleiteter abhängiger Variablen Tests der motorischen und kognitiven Funktion. Dieser Ansatz wird sich auch auf die elektrophysiologischen Daten erstrecken; Dabei wird die relative Wirkung jeder Behandlungsstufe auf spontane (z. B. Beta- und Gammabandleistung im Ruhezustand) und aufgabenbezogene (d. h. hervorgerufene oder ereignisbezogene potenzielle Latenz- und Amplitudeneigenschaften) zerebrale Rhythmen für jedes Subjekt und darüber hinaus quantifiziert aggregiert, um Effekte auf Gruppenebene zu charakterisieren (siehe Datenanalyse unten).

Vor der Operation werden sich die Teilnehmer zusätzlichen bildgebenden Verfahren des Gehirns unterziehen, um die anatomische und funktionelle Konnektivität der Gehirnregion, auf die bei der Platzierung der chirurgischen Leitung abgezielt werden soll, und der Großhirnrinde zu charakterisieren. Die zusätzlichen Bildgebungssets umfassen DTI- und funktionelle MRT-Scans im Ruhezustand, die den standardmäßigen präoperativen klinischen MR-Vorgang um 30–45 Minuten verlängern.

Nach der standardmäßigen Platzierung der DBS-Elektrode(n) innerhalb der Zielhirnregion wird der Zugang zur Elektrode für studienbezogene Aktivitäten durch Anbringen einer Einwegverlängerung am Ende der Elektrode erreicht, die subkutan, extrakraniell angebracht wird. Die Einwegverlängerung wird dann an eine Stelle getunnelt, die von der Operationsstelle entfernt liegt, um das Risiko einer Kontamination der dauerhaft implantierten Hardware zu minimieren. Das Aufzeichnungsgerät wird dann mit der externalisierten Erweiterung verbunden und ermöglicht so die studienbezogene DBS-Abgabe und die Aufzeichnung lokaler Feldpotentiale (LFP) aus der Zielhirnregion.

Studienbezogene Aktivitäten beginnen am dritten Morgen nach der DBS-Operation, um dem Patienten Zeit zu geben, sich von der Implantation zu erholen (der Beginn kann sich verzögern, wenn eine weitere Genesung nach Rücksprache mit dem klinischen Pflegeteam für gerechtfertigt erachtet wird). Es wird erwartet, dass die Studientests bis zum 9. Tag nach der Implantation fortgesetzt werden, wobei die zweite standardmäßige DBS-Implantatoperation am 10. Tag nach der Implantation durchgeführt wird. Während des Externalisierungszeitraums nehmen die Probanden bis zu 8 Stunden pro Tag an täglichen Datenerfassungsaufgaben teil, wobei studienbezogene Aktivitäten in kurzen Abschnitten durchgeführt werden, aufgeteilt auf Vormittags- und Nachmittagssitzungen. Sobald die Tests im betrieblich definierten Medikamenten-AUS-Zustand abgeschlossen sind, dürfen die Patienten ihre übliche Medikamentendosis einnehmen und die Tests werden fortgesetzt. In jedem Testblock sind häufige Ruhephasen vorgesehen, um Ermüdungseffekte zu minimieren und die Datenqualität zu verbessern. Elektrophysiologische Aufzeichnungen können auch dann durchgeführt werden, wenn sich der Patient nicht im Labor befindet, auch über Nacht im Schlaf, wobei tragbare Aufzeichnungsgeräte und Aktivitätsmonitore verwendet werden, die einem Holstergerät ähneln. Die Aufzeichnungen werden entweder mit einem handelsüblichen Kappenelektrodensystem durchgeführt, das während jeder Versuchssitzung vorübergehend platziert wird, oder mit Standard-Cup-Elektroden, die mit Standardmethoden (z. B. Kollodium oder Elektrodenpaste) an der Kopfhaut befestigt werden. Wenn Kollodiumelektroden verwendet werden, bleiben die Kollodiumelektroden mehrere Tage hintereinander bis zur Dauer der Externalisierungsperiode am Patienten. Tägliche Kontrollen werden durchgeführt, um die Integrität der Elektrodenschnittstelle sicherzustellen, und die Elektroden werden bei Bedarf neu geliert oder erneut angebracht.

Zu den täglichen studienbezogenen Aktivitäten im Labor gehören 1) spontane Aufzeichnungen, die beim ruhenden Patienten gemacht werden, 2) motorische und kognitive aufgabensynchronisierte Aufzeichnungen und 3) somatosensorisch evozierte Potenziale und 4) evozierte Potenziale, die durch direkte Stimulation der Tiefe hervorgerufen werden Zielregion des Gehirns. Am ersten Testtag kann eine monopolare Schwellenüberprüfung durchgeführt werden, ähnlich der, die im Rahmen der klinischen DBS-Programmierung der Standardversorgung durchgeführt wird. Dies erfordert eine sorgfältige Titration der Einstellungen der über die DBS-Leitung abgegebenen elektrischen Stimulation, um Schwellenwerte für sensomotorische und andere Nebenwirkungen zu bestimmen und dabei zu helfen, die Obergrenzen der im Rahmen der experimentellen Verfahren abgegebenen Stimulation festzulegen. Darüber hinaus wird dieser Prozess verwendet, um den therapeutischen Nutzen von DBS zu charakterisieren. In allen Fällen wird die Stimulation auf weniger als den genehmigten Sicherheitsgrenzwert für die Ladungsdichte von 30 Mikrocoulomb/cm2 pro Phase begrenzt. An bestimmten Tagen werden Patienten möglicherweise gebeten, nach einer nächtlichen Fastenpause von ihren Anti-PD-Medikamenten am Testort einzutreffen, um die Wirkung dopaminerger Medikamente auf experimentelle Reaktionen zu charakterisieren. Schließlich können die Tagespläne aufgrund der Ermüdung des Patienten sowie potenzieller Terminkonflikte (z. B. MRT- oder MEG-Verfügbarkeit) geändert werden, und die Gesamtzahl der Tage, an denen der Patient externalisiert wird, kann nach Ermessen des Operationsteams verkürzt werden, auch wenn dies erforderlich ist Berücksichtigung der OP-Planung.

Mindestens sechs Monate nach der Operation werden die Teilnehmer gebeten, zu einem etwa vierstündigen Nachuntersuchungsbesuch zurückzukehren, um die therapeutischen Ergebnisse zu bewerten. Insbesondere werden die Patienten gebeten, nach einer nächtlichen Fastenpause von ihren Anti-Parkinson-Medikamenten in das Hauptlabor des Campus zurückzukehren. Während dieses Besuchs wird die Wirksamkeit der standardmäßigen DBS-Programmierungseinstellungen des Patienten (d. h. der Einstellungen, die von seinem behandelnden Arzt im Rahmen seiner routinemäßigen postoperativen klinischen Versorgung festgelegt werden) durch eine verblindete Bewertung anhand von Subskalen des MDS bewertet -Unified Parkinson's Disease Rating Scale (MDS-UPDRS).