Adaptive Tiefenhirnstimulation der Phase II bei Zwangsstörungen

REGISTRIERUNG: Ein Proband gilt nach Unterzeichnung der Einverständniserklärung als angemeldet und als geeignet, vom Prüfarzt untersucht zu werden. Der Einwilligungsprozess kann Gespräche mit der Familie des Patienten und dem überweisenden Arzt umfassen. Medizinische Aufzeichnungen, die erhältlich sind, werden sorgfältig überprüft, um die Angemessenheit früherer Behandlungen, einschließlich der kognitiven Verhaltenstherapie (CBT), festzustellen.

Jedem Probanden, der die Einwilligung unterzeichnet, wird eine Probandenidentifikationsnummer zugewiesen. Diese Nummer wird zur Identifizierung des Studienteilnehmers verwendet und muss während der gesamten Studie in allen Studienunterlagen verwendet werden, die sich auf diesen Studiengang beziehen.

SCREENING: Potenzielle Probanden, die die Einschluss-/Ausschlusskriterien erfüllen und bereit sind, an der Studie teilzunehmen, wie durch die Unterzeichnung der Einverständniserklärung nachgewiesen, werden in die Studie aufgenommen und zwei Screening-Besuchen (Besuch 1 und Besuch 2) unterzogen, die über einen Zeitraum von ungefähr 1 Monat verteilt sind. Es werden diagnostische und Screening-Bewertungen durchgeführt, gefolgt von vollständigen medizinischen, neurologischen und neurochirurgischen Bewertungen. Die endgültige Auswahl der Kandidaten erfolgt im Konsens des multidisziplinären Forscherteams (Project Advisory Committee).

Neuroimaging-Methoden:

Der Core for Advanced MR Imaging (CAMRI) ist eine hochmoderne Ressource, die 3 hochmoderne MRT-Systeme für die Forschungsgemeinschaft von Houston beherbergt und sich auf dem BCM-Hauptcampus befindet. CAMRI wird die Forschungs-3T-MRT-Scans durchführen, die bei allen Probanden (DBS und Kontrolle) unter Verwendung des Prisma-Scanners aus Konsistenzgründen gesammelt werden. Alle Probanden werden vom Studienteam zu CAMRI begleitet.

Probanden mit DBS-Implantation werden vor der Operation zwei 3T-MRT-Scans unterzogen (1 Forschungs-MRT am CAMRI und 1 klinisches MRT am Baylor St. Luke's Medical Center (BSLMC). DBS-implantierte Probanden werden insgesamt weniger als 4 Magnetoenzephalographie (MEG)-Scans erhalten.

Kontrollpersonen werden einem 3T-MRT-Scan (Forschungs-MRT-Scan am CAMRI) unterzogen. Kontrollpersonen werden ebenfalls 4 MEG-Scans unterzogen.

BEHANDLUNG: Bei Probanden, die für eine DBS-Implantation in Frage kommen, wird außerdem ein zusätzlicher klinischer, präoperativer 3T-MRT-Scan zu Studienbeginn durchgeführt. Dieser Scan wird mit einem Philips-Scanner im Baylor St. Luke's Medical Center (BSLMC) durchgeführt. Dieser Scan ist notwendig, um möglicherweise Personen mit Gehirnanomalien auszusortieren, die mit der Operation nicht vereinbar wären (z. B. angeborene Defekte, Fehlen normaler anatomischer Korrelate), und um die chirurgische Planung zu unterstützen.

Alle Probanden (DBS und Kontrolle) werden ebenfalls MEG-Scans unterzogen. Dies ist auch als Basisbewertung erforderlich, da MEG-Scans auch nach der Implantation nach 2 Wochen, 6 Monaten und 12 Monaten auf einem MEG-Scanner im Texas Childrens Hospital im Houston Medical Center durchgeführt werden.

Bruströntgen und EKG werden auch bei OCD-Patienten durchgeführt, die für DBS in Frage kommen.

Nicht implantierte Probanden gleichen Alters/Geschlechts dienen als Kontrollen. Sie werden 1-Forschungs-3T-MRT- und 4-MEG-Scans unter Verwendung des gleichen Bildgebungsprotokolls und zu den gleichen Zeitpunkten wie OCD-Implantat-Probanden unterzogen, um die Nicht-DBS-Effekte auf rs-fc zu kontrollieren.

1. Sofern nicht vor dem Tag der Operation abgeholt, wird am Morgen der Operation ein Kopf-CT zur stereotaktischen Planung durchgeführt.
2. Unter Verwendung von Lokalanästhetika (mit oder ohne Sedierung, je nach klinischer Indikation) wird am Morgen der Operation im Operationssaal ein stereotaktischer Kopfrahmen (Leksell Model G, Elekta Instruments, Atlanta, GA, USA) am Schädel des Probanden angebracht.
3. Zur Definition des volumetrischen stereotaktischen Kopfraums wird ein volumetrisches 3D-Bild (O-Arm 2, Medtronic Inc, Boulder, CO, USA) angefertigt.
4. Die Bilder werden zur Planung der Operation auf eine Computer-Workstation (Stealth S7, Medtronic, Inc., Boulder, CO, USA) hochgeladen, die mit einer stereotaktischen Planungssoftware (Cranial 3.0) ausgestattet ist. Das präoperative 3T-MRT, das vor dem Operationstermin erhalten wurde, wird mit dem CT-Scan in der Operationsplanungsstation fusioniert. Der anfängliche Zielpunkt im ventralen Striatum wird basierend auf der spezifischen Anatomie des Patienten ausgewählt. Der chirurgische Verlauf bis zu diesem Punkt wird ebenfalls geplant, um prominente Gefäße, die Sulci und die Ventrikel zu vermeiden. Der Computer generiert die X-, Y- und Z-Koordinaten, die auf dem Rahmen einzustellen sind, sowie die koronalen und sagittalen Annäherungswinkel, die erforderlich sind, um die gewünschte Flugbahn und den gewünschten Zielpunkt festzulegen. Dieser anfängliche Zielpunkt wird durch die spezifische Anatomie des Probanden modifiziert, wie sie durch die präoperativen 3T-Scans bestimmt wird. Die endgültigen Zielkoordinaten werden während dieser Analyse bestimmt.
5. Während der Chirurg den Eingriff plant, wird der Patient in Rückenlage auf dem Operationstisch positioniert. Ein Foley-Katheter wird eingeführt. Antibiotika werden intravenös verabreicht und die Vitalfunktionen werden überwacht. Der stereotaktische Kopfrahmen wird zur Sicherheit des Patienten am Operationstisch befestigt, wobei der Kopf für den Komfort des Patienten angehoben wird. Eine sterile Vorbereitung und Abdeckung wird durchgeführt.
6. Die Zielkoordinaten werden auf dem stereotaktischen Rahmen eingestellt, wodurch der Zielpunkt in die Mitte des Operationsbogens gebracht wird. Am Schnittpunkt wird zusätzlich ein Lokalanästhetikum verabreicht. Nach der Inzision wird mit einem selbststoppenden Perforator ein 14-mm-Bohrloch gebohrt. Die mit der DBS-Elektrode gelieferte Bohrlochkappe wird mit zwei Schrauben am Schädel befestigt. Die Dura wird koaguliert und eingeschnitten. Die Pia-Oberfläche wird sanft koaguliert und es wird ein kleiner Einschnitt vorgenommen, um ein einfaches Einführen der Elektrodenführungen zu ermöglichen, die gemäß dem stereotaktischen Standardprotokoll in das Gehirn eingeführt werden.
7. Sobald die obigen Einstellungen vorgenommen wurden, wird die DBS-Quadripolarelektrode (Modell 3387; Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA) durch das Führungsrohr zum Zielpunkt eingeführt. Am Rahmen werden Fadenkreuze angebracht und es wird eine intraoperative Bildgebung verwendet, um zu bestätigen, dass die Elektrodenspitze am Ziel positioniert ist, und um das Vorhandensein einer intrazerebralen Blutung zu beurteilen. Die Sedierung wird entzogen. Ein Verlängerungskabel wird steril an die Elektrode angeschlossen und das andere Ende wird aus dem Feld herausgeführt, um an einen externen Impulsgenerator angeschlossen zu werden, damit die Teststimulation durchgeführt werden kann. Die Teststimulation wird über jeden Kontakt durchgeführt, um 1) stimulationsinduzierte Nebenwirkungen zu bewerten und 2) akute Verhaltensänderungen mit einer Likert-Skala zur Bewertung von Angst, Erregung und Stimmung zu überwachen. Intraoperative Verhaltenstests der Stimulation werden auf Video aufgezeichnet.
8. Phase-II-Zusatz von ECoG. Um eine optimale Abdeckung der Region des orbitofrontalen Cortex (OFC) zu erreichen, platzieren die Forscher eine subdurale kortikale Streifenelektrode über dieser Region des Cortex. Es gibt einen gut etablierten Präzedenzfall für die Verwendung von Streifenelektroden über der kortikalen OFC-Oberfläche, sowohl in subakuten (< 1 Monat) als auch in chronischen (Jahre/permanent) klinischen Umgebungen. OFC-Streifenelektroden wurden üblicherweise über ein Bohrloch in der unteren Frontalregion zur Epilepsieüberwachung platziert. Die bei diesen Anwendungen verwendeten Elektroden haben normalerweise 4 bis 8 Kontakte mit einem Abstand von 1 cm. Dies sind in der Regel subakute Platzierungen, die Tage bis Wochen dauern, und diese Praxis ist in den USA und weltweit seit Jahrzehnten üblich. Streifenelektroden, die OFC bedecken, wurden auch als dauerhafte Implantate im responsiven Neurostimulationssystem (RNS) verwendet, das von der FDA zugelassen ist und klinischer Behandlungsstandard für die Behandlung von medizinisch refraktärer Epilepsie ist. Die hier verwendeten Streifenelektroden sind 4 Kontakte im Abstand von 1 cm. In Gesprächen mit dem Hersteller des RNS-Geräts schätzen die Ermittler, dass Hunderte solcher Elektroden bei Patienten in diesem Land platziert wurden. Unser Platzierungsverfahren wird dem sehr ähnlich sein, das für RNS OFC-Streifenelektroden verwendet wird. Die Ermittler verwenden die 09130 Subdural Quadripolar Paddle Lead, die ebenfalls aus 4 Kontakten im Abstand von 1 cm besteht. Die Untersucher erstellen ein Bohrloch in der unteren Frontalregion. Die Ermittler verwenden eine rahmenlose Standardnavigation, um eine Position des Bohrlochs auszuwählen, die eine direkte Sichtlinie entlang des horizontalen Bodens der vorderen Schädelgrube ermöglicht, in der sich die OFC-Region befindet. Die Untersucher machen einen kosmetisch akzeptablen Einschnitt in etwa der gleichen Größe wie bei der herkömmlichen DBS-Elektrode. Die Ermittler werden einen monopolaren Kauter verwenden, um den Einschnitt hinter dem Schläfenmuskel zu vertiefen und ein Bohrloch in Standardgröße zu erzeugen. Die Untersucher öffnen die Dura und visualisieren den unteren Frontallappen und den Boden der vorderen Schädelgrube. Unter direkter Sicht platzieren die Untersucher die Streifenelektrode mit Spülung, um eine reibungslose Platzierung zu ermöglichen, wobei sie sorgfältig darauf achten, das kortikale Gefäßsystem nicht zu beschädigen. Überbrückungsvenen zwischen Dura und Cortex sind in dieser Region äußerst selten, was das Sicherheitsprofil des Verfahrens erhöht. Sobald die Elektrode an Ort und Stelle ist, nähen die Ermittler ihren Schwanz an die Dura im Bohrloch, um einen Ankerpunkt bereitzustellen. Die Ermittler verwenden dann eine kleine Metallplatte, um den Elektrodenschwanz an der Außenseite des Schädels in der Nähe des Bohrlochs zu befestigen, um die Elektrode weiter zu verankern. Die Untersucher verwenden an diesem Befestigungspunkt einen kleinen Kunststoffschlauch, der im Elektrodenkit enthalten ist, als Stoßdämpfer um den Elektrodenschwanz herum, um eine chronische mechanische Beschädigung des Elektrodenschwanzes durch Kontakt mit der Platte zu vermeiden. Die Ermittler platzieren Fibrinkleber in dem Bohrloch, um ein Austreten von Liquor cerebrospinalis zu verhindern. Die Ermittler schließen den Muskel mit auflösbaren Nähten, tunneln den Schwanz bis zum DBS-Bohrloch und schließen den Einschnitt auf übliche Weise. Von der Stelle des Bohrlochs für das DBS-Blei werden die beiden Elektrodenenden (einer für die DBS-Leitung und der andere für die OFC-Streifenelektrode) auf übliche Weise in Richtung der ipsilateralen IPG-Stelle getunnelt.
9. Intraoperative Röntgenaufnahmen können nach Bedarf (bis zu 4 Mal pro Seite) durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das richtige Ziel erreicht wurde.
10. Nach der Implantation wird ein volumetrischer 3D-Scan durchgeführt, um die Elektrodenposition zu bestätigen.
11. Die Schritte 5-9 oben werden durchgeführt, um die zweite DBS-Elektrode und das ECoG-Paddle in die andere Hemisphäre einzuführen, um die Implantation aller Elektroden abzuschließen.
12. Wenn keine unhaltbaren Nebenwirkungen auftreten, werden die Elektroden mit den Bohrlochkappen am Schädel befestigt. Das freie Ende der Elektroden wird im subgalealen Raum belassen und die Einschnitte werden in anatomischen Schichten geschlossen.
13. Der Kopfrahmen wird entfernt und eine Vollnarkose eingeleitet. Anschließend werden zwei Olympus RC+S-Impulsgeneratoren in die Subklavikularregion implantiert und über Verlängerungskabel (zwei IPGs, die jeweils eine kortikale und eine subkortikale Leitung ansteuern) mit den tiefen Hirn- und kortikalen Elektroden verbunden.
14. Vor der Entlassung wird ein postoperativer CT-Scan durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine intrazerebrale Blutung aufgetreten ist.
15. Das Subjekt wird zur postoperativen Überwachung in den Aufwachraum oder die Intensivstation für Neurochirurgie gebracht (siehe unten) und nach mindestens einer Nacht der Beobachtung und bei klinischer Stabilität aus dem Krankenhaus entlassen. Ein Basic Metabolic Panel (BMP) kann mit dem Patienten durchgeführt werden, um zu bestätigen, dass er klinisch stabil ist.
16. Das Subjekt wird zur postoperativen Untersuchung gemäß der normalen klinischen Praxis (etwa 1 Woche nach der Operation) in die Klinik für Neurochirurgie (Besuch 4) zurückkehren. Die Wunden werden inspiziert und der neurologische Status der Probanden wird beurteilt. Nähte werden entfernt.

DBS-Programmierung:

Zunächst wird eine monopolare Untersuchung mit einer Frequenz von 150 Hz und einer Impulsbreite von 90 Mikrosekunden durchgeführt. Es wird eine konstante Stromamplitude verwendet und in einer schrittweisen Weise erhöht, wie es toleriert wird und ohne die Obergrenzen der Stromdichte zu überschreiten. Die Konstantstromeinstellung ist besonders nützlich in den ersten Wochen bis Monaten nach der Operation, wenn sich die Impedanzen noch ändern. Um eine Heiterkeitsreaktion hervorzurufen, muss die Amplitude für etwa 30 Sekunden auf 0 Mikroampere zurückkehren, bevor das nächste Inkrement getestet wird. Wenn beispielsweise 2 mA, C+1, 90 us, 150 Hz unwirksam sind, wird die Amplitude für 30 Sekunden auf 0 mA reduziert und dann schnell auf 4 mA, C+1–, 90 us, 150 Hz erhöht. Sanftanlauf muss ausgeschaltet sein. Bipolare Einstellungen werden ebenfalls getestet und müssen während der rsfMRT verwendet werden. DBS-Parameter werden basierend auf der klinischen Bewertung von Stimmung und Angst optimiert/angepasst, um Nebenwirkungen zu minimieren. Die folgenden beobachteten Effekte werden über eine Skala erfasst, die in einer früheren Studie verwendet wurde: Gesichtsausdruck, Nervosität, Aufmerksamkeit und positive oder negative Affekte. Der Gesichtsausdruck wird mit dem AFAR-System gemessen. AFAR misst die maximale Intensität und Geschwindigkeit der Lächelnreaktion in Aktionseinheiten. Die Gesichter der Teilnehmer werden auf Video aufgezeichnet, während ihre Stimulation erhöht wird, um die Heiterkeitsreaktion hervorzurufen. Veränderungen des Gesichtsausdrucks unter Verwendung der Gesichtsmuskeln von Orbicularis oris (Muskel, der den Mund umgibt) Zygomaticus (große und kleine Muskeln des Mundwinkels) werden aufgezeichnet. Diese Informationen werden verwendet, um einen Klassifikator zu trainieren, um zu erkennen, dass die Stimulationsintensität zu groß ist. Die Ermittler werden auch den Probanden selbst über Veränderungen in der Stimmung, Angst, Energie und Nebenwirkungen berichten lassen.