Beschleunigung der motorischen Erholung bei Gliom-Patienten durch postoperative nrTMS

Forschungsziele:

Untersuchung der Beziehung zwischen motorischer Rehabilitation und Veränderungen in motorischen funktionellen Netzwerken nach nrTMS-Therapie und Bestätigung des kontralateralen Handmotorareals als wirksames Rehabilitationsziel.

Validierung der Wirksamkeit von hochfrequenter nrTMS-Stimulation bei der Rehabilitation motorischer Defizite bei Gliompatienten.

Studiendesign: Eine randomisierte, doppelblinde, sham-kontrollierte klinische Studie. Eligible postoperative Gliompatienten mit motorischer Dysfunktion werden randomisiert in nrTMS-Behandlungs- oder Sham-Gruppen eingeteilt. Hochfrequente nrTMS- oder Sham-Stimulation, die auf das kontralaterale Handmotorareal abzielt, wird an 7 aufeinanderfolgenden Tagen verabreicht. Fugl-Meyer-Assessment (FMA)-Scores und Muskelkraft der betroffenen Extremität werden ausgewertet, um die Überlegenheit von nrTMS gegenüber Sham-Stimulation zu bestimmen.

Gesamtfälle: Die Studie umfasst zwei Teile, jeder rekrutiert 43 Patienten.

Fallauswahl:

Einschlusskriterien:

A. Rechtshänder; B. Alter: 25-65 Jahre; C. Keine vorherige neurologische Krankengeschichte; D. Wachkraniotomie mit intraoperativer direkter kortikaler Stimulation oder MEP-Mapping zur Lokalisierung des Motorareals; E. Postoperative Pathologie bestätigt neu diagnostiziertes Gliom; F. Bereit, sich einer nrTMS-Therapie zu unterziehen; G. Anhaltende motorische Dysfunktion (Muskelkraft/FMA-Score nicht auf präoperative Werte zurückgekehrt) am 7. postoperativen Tag.

Ausschlusskriterien:

A. Tumor überschreitet die Mittellinie zur kontralateralen Hemisphäre; B. Kopfbewegung >1 mm oder Rotation >1° während der rs-fMRI-Akquisition; C. Fehlen postoperativer motorischer oder Sprachdysfunktion; D. Gefährdete Bevölkerungsgruppen (z.B. schwangere Frauen).

Behandlungsprotokoll: Hochfrequente nrTMS-Stimulation, die auf das kontralaterale Handmotorareal (Daumenregion) abzielt.

Wirksamkeitsbewertung:

Primärer Endpunkt: Erholungsrate der Muskelkraft der betroffenen Extremität. Sekundärer Endpunkt: Erholungsrate des FMA-Scores.

Sicherheitsbewertung: Prä- und posttherapeutische MRT zur Überwachung intrakranieller Veränderungen.

Statistische Methoden:

1. Randomisierung in nrTMS- und Sham-Gruppen.
2. Basislinienvergleiche unter Verwendung von t-Tests und Chi-Quadrat-Tests.
3. Longitudinalanalyse der Muskelkraft (Chi-Quadrat) und FMA-Scores (t-Tests) zu wichtigen Zeitpunkten: präoperativ, vor der Behandlung, nach der Behandlung, 1/2/3 Monate postoperativ.

Detaillierte Beschreibung:

Projekttitel: Klinisches Forschungsprotokoll: Beschleunigung der postoperativen motorischen Erholung bei Patienten mit motorischen Defiziten nach Gliomchirurgie unter Verwendung von navigierter repetitiver transkranieller Magnetstimulation (nrTMS)

Forschungsziele:

Die Beziehung zwischen motorischer Erholung und Veränderungen in Gehirnmotornetzwerken nach nrTMS-Rehabilitation aufzudecken und zu bestätigen, dass das ipsilaterale Handmotorareal ein wirksames Ziel für die motorische Rehabilitation ist.

Die Wirksamkeit von hochfrequenter nrTMS-Stimulation bei der motorischen Erholung für Patienten mit motorischen Defiziten nach Gliomchirurgie zu bestimmen.

Forschungsdesign: Es wird eine randomisierte, doppelblinde, sham-kontrollierte klinische Studie durchgeführt. Patienten mit motorischen Defiziten nach Gliomchirurgie, die die Einschluss-/Ausschlusskriterien erfüllen, werden zufällig entweder der nrTMS-Behandlungsgruppe oder der Sham-Stimulationsgruppe zugewiesen. Das ipsilaterale Handmotorareal wird für hochfrequente nrTMS- oder Sham-Stimulation (7 Arbeitstage) anvisiert. Die motorische Erholung wird unter Verwendung von Fugl-Meyer-Assessment (FMA)-Scores und Muskelkraftmessungen bewertet, um zu bestimmen, ob nrTMS der Sham-Stimulation in der postoperativen motorischen Rehabilitation für Gliompatienten überlegen ist.

Gesamtzahl der Fälle: Das Projekt besteht aus zwei Teilen, mit jeweils 43 Patienten in jedem Teil.

Fallauswahl:

Einschlusskriterien: A. Rechtshänder; B. Alter: 25-65 Jahre alt; C. Keine Vorgeschichte neurologischer Krankheitsbehandlung vor der Operation; D. Patienten unterzogen sich einer Wachoperation mit intraoperativer direkter kortikaler Stimulation oder intraoperativem MEP und monopolärer Stimulation, um das motorische Funktionsareal zu identifizieren; E. Postoperative Pathologie bestätigt als neu diagnostiziertes Gliom; F. Geeignet für nrTMS-Rehabilitationsbehandlung; G. Motorische Funktion hat sich 7 Tage postoperativ nicht auf präoperative Werte erholt, wie durch Muskelkraftscores oder FMA-Scores angezeigt, die nicht auf präoperative Werte zurückgekehrt sind.

Ausschlusskriterien: A. Tumor überschreitet die Mittellinie zur kontralateralen Seite; B. Kopfbewegung übersteigt 1 mm oder Kopfrotation übersteigt 1° während der rs-fMRI-Datenerfassung; C. Patienten ohne postoperative motorische oder Sprachmotorikdefizite; D. Gefährdete oder spezielle Bevölkerungsgruppen, wie schwangere Frauen.

Behandlungsprotokoll: Hochfrequente nrTMS-Stimulation des ipsilateralen Handmotorareals (Daumenmotorareal).

Wirksamkeitsbewertung:

Primäre Wirksamkeitsindikatoren: Erholungsrate der Muskelkraft in der betroffenen Extremität.

Sekundäre Wirksamkeitsindikatoren: Erholungsrate der FMA-Scores.

Sicherheitsbewertungsindikatoren: Prä- und posttherapeutische kraniale MRT wird durchgeführt, um intrakranielle Veränderungen zu bestätigen und die Patientensicherheit zu gewährleisten.

Statistische Methoden:

Alle Patienten werden zufällig in die nrTMS-Hochfrequenzstimulationsgruppe und die Sham-Stimulationsgruppe eingeteilt.

Basislinien-Datenvergleich: Abhängig vom Datentyp werden t-Tests und Chi-Quadrat-Tests verwendet, um die Basislinien klinischer Daten zwischen den beiden Gruppen zu vergleichen, einschließlich Geschlecht, Alter, pathologischem Typ, pathologischem Grad und motorischem Funktionsstatus (Muskelkraft und FMA-Scores) zu präoperativen, vor der Behandlung, nach der Behandlung, 1 Monat postoperativ, 2 Monate postoperativ und 3 Monate postoperativ.

Chi-Quadrat-Tests werden verwendet, um Muskelkrafterholungsunterschiede zwischen den beiden Gruppen zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen.

Chi-Quadrat-Tests werden auch verwendet, um Muskelkrafterholungsunterschiede innerhalb jeder Gruppe zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen.

Unabhängige Stichproben-t-Tests werden verwendet, um FMA-Score-Unterschiede zwischen den beiden Gruppen zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen.

Gepaarte t-Tests werden verwendet, um FMA-Score-Unterschiede innerhalb jeder Gruppe zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen.

Forschungsdauer: Oktober 2024 - Oktober 2027

Forschungshintergrund: Gliome befallen oft motorische Areale des Gehirns, und ihre Massenwirkung, zusammen mit Schäden an angrenzendem normalem Hirngewebe während der chirurgischen Resektion, führt häufig zu postoperativen motorischen Defiziten bei Patienten. Fast 60% der Patienten mit postoperativen motorischen Defiziten erholen sich nicht, was zu dauerhaften motorischen Beeinträchtigungen führt, die die postoperative Lebensqualität stark beeinträchtigen. Zusätzlich zeigt reichlich Evidenz, dass Gliome, insbesondere niedriggradige Gliome, kortikale Reorganisation induzieren können, was kompensatorische Mechanismen für geschädigte Funktionen ermöglicht. Daher sind die Stimulation der motorischen Funktionskompensation und die Förderung der kortikalen Reorganisation entscheidend für die Verbesserung der Lebensqualität und Prognose der Patienten.

Vorläufige Forschung der Untersucher hat gezeigt, dass die präoperative Knoteneffizienz im Handmotorareal die Erholungszeit für die motorische Funktion bei diesen Patienten bestimmt. Gliome, die in motorischen Arealen wachsen, stören den umgebenden normalen Kortex, der an der Motornetzwerk-Reorganisation beteiligt ist, um normale motorische Funktion aufrechtzuerhalten. Jedoch verursacht die chirurgische Resektion eine "sekundäre" Störung des bereits reorganisierten Motornetzwerks. Knoteneffizienz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Knotens, Informationen innerhalb des Motornetzwerks zu übertragen; höhere Knoteneffizienz zeigt eine stärkere Rolle im Netzwerk an. Wenn das Resektionsgebiet nahe dem ipsilateralen Handmotorareal liegt, hat die Knoteneffizienz des ipsilateralen Handmotorareals bereits aufgrund der kortikalen Reorganisation zugenommen. Folglich erleben diese Patienten unweigerlich postoperative motorische Defizite, mit niedrigen Erholungsraten und verlängerten Erholungszeiten.

Repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) wurde weit verbreitet in der Rehabilitation neurologischer Erkrankungen angewendet und wurde in nationalen und internationalen klinischen Leitlinien und Expertenkonsensdokumenten zusammengefasst. Jedoch wurde TMS im klinischen Management und der Rehabilitation von Gliompatienten nur für präoperative Kartierung von motorischen und Sprachfunktionsarealen verwendet, mit keinen Berichten über seine Anwendung für postoperative funktionelle Rehabilitation bei Gliompatienten. Dies liegt daran, dass die Rehabilitationsziele und Parameter, die für Schlaganfall und andere Krankheiten verwendet werden, nicht vollständig auf Gliompatienten anwendbar sind, und es fehlt an klar definierten Behandlungszielen zwischen den beiden Rehabilitationsansätzen.

Vorläufige Ergebnisse des Forschungsteams legen nahe, dass hochfrequente nrTMS-Stimulation des ipsilateralen Handmotorareals die motorische Funktionserholung signifikant beschleunigen kann. Jedoch, aufgrund des Fehlens einer strengen kohortenkontrollierten Studie, bleiben die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von nrTMS für motorische Erholung unbestimmt.

Nationaler und internationaler Forschungsstatus:

1.1 Gliomwachstum induziert kortikale Reorganisation und verändert Gehirnfunktionsnetzwerke zur Kompensation Gliome, die motorische Areale betreffen, können schwere motorische Defizite verursachen. Jedoch zeigen Patienten oft präoperativ keine Defizite aufgrund von Neuroplastizität und kortikaler Reorganisation. Im Gegensatz zu akut auftretenden Schlaganfällen sind Gliome progressiv, was Zeit für funktionelle Kompensation bietet. Traditionelle Ansichten legen nahe, dass Kompensation gleichzeitig mit der Gliomentwicklung auftritt, zuerst peritumoralen Gewebe reorganisierend und dann entfernte ipsilaterale und kontralaterale Areale rekrutierend.

Das Handmotorareal ist entscheidend für die motorische Regulation. Das Fehlen präoperativer Defizite bei einigen Patienten mit Gliomen in diesem Areal ist auf gliominduzierte kortikale Reorganisation zurückzuführen. Chirurgische Resektion verursacht "sekundäre" Verletzung des kompensierten Kortex, was zu Defiziten führt. Nachfolgende Erholung bei einigen Patienten zeigt an, dass geschädigte Funktion erneut kompensiert werden kann.

Gliome können die funktionelle Konnektivitätsstärke verändern. Longitudinalstudien zeigen, dass funktionelle Erholung von erhöhter Konnektivität begleitet wird, was Gehirnfunktionsreorganisation mit Netzwerkveränderungen verbindet. Graphentheorieanalyse deckt topologische Eigenschaftsveränderungen auf; zum Beispiel können niedriggradige Gliome die kürzeste Pfadlänge erhöhen und die globale Effizienz in Ganzhirnnetzwerken verringern. Vorläufige Arbeit der Untersucher zeigt, dass Gliomwachstum nahegelegene funktionelle Netzwerke verändert, aber die Reorganisationsform variiert, sogar für Tumoren am selben Ort, was zu diversen Symptompräsentationen führt.

1.2 Geschädigte Funktionen verlassen sich auf Gehirnfunktionsnetzwerk-Reorganisation zur Kompensation Studien zeigen, dass Inselgliome kompensieren können, indem sie die kortikale Dicke und das Graue-Materie-Volumen der kontralateralen Insel erhöhen. Analyse von Ganzhirnfunktionsnetzwerken bei Inselgliompatienten durch die Untersucher deutete an, dass linke Inselgliome kompensieren, indem sie neue funktionelle Verbindungen zwischen der rechten Insel und anderen linken Hemisphärenregionen etablieren, während rechte Inselgliome kompensieren, indem sie bestehende Verbindungen zwischen der linken Insel und der rechten Hemisphäre stärken.

Bezüglich Motornetzwerke deuten vorläufige Befunde an, dass im frühen Gliomwachstum der Tumor den kürzesten Pfad im gesunden Motornetzwerk verkürzt, Stabilität für Kompensation opfernd. Wenn das Gliom vergrößert und den ipsilateralen primären Motorcortex mehr schädigt, stellt das gesunde Netzwerk Stabilität wieder her, motorische Funktion in der gesunden Hemisphäre bei niedrigerer Übertragungseffizienz aufrechterhaltend.

1.3 Postoperative Gehirnfunktionsnetzwerk-Reorganisation ist Schlüssel zur motorischen Erholung Forschung von Professor Duffaus Team berichtete, dass während motorischer Erholung funktionelle Konnektivität zwischen dem kontralateralen supplementären Motorareal (SMA) und den ipsilateralen primären motorischen und sensorischen Arealen von schwach zu stark übergeht, was wichtige Rollen dieser Areale vorschlägt. Jedoch schloss diese Studie nur sechs Patienten mit SMA-Gliomen ein und ignorierte Hemisphärenunterschiede.

Vorläufige experimentelle Ergebnisse der Untersucher schlossen 20 Patienten mit postoperativen motorischen Defiziten ein (10 nrTMS-Sham, 10 nrTMS-Behandlung). Vergleich der Knoteneffizienz im ipsilateralen Handmotorareal zu präoperativen, 7 Tage postoperativen und Erholungszeitpunkten zeigte einen signifikanten Abfall postoperativ und einen signifikanten Anstieg bei Erholung. Die motorische Erholungsrate betrug 90% in der nrTMS-Gruppe gegenüber 50% in der Sham-Gruppe. Daher wird vorläufig geschlossen, dass hochfrequente nrTMS-Stimulation des ipsilateralen Handmotorareals effektiv motorische Funktion verbessern kann, möglicherweise durch Erhöhung der Knoteneffizienz.

1.4 Prinzipien und Anwendungen von repetitiver transkranieller Magnetstimulation in Gehirnfunktionserholung Transkranielle Magnetstimulation (TMS) verwendet sich ändernde Magnetfelder, um elektrische Felder für nichtinvasive kortikale Stimulation zu erzeugen. Verschiedene Frequenzmodi können erregende (hochfrequente, >1 Hz) oder hemmende (niederfrequente, ≤1 Hz) Effekte produzieren. Langzeit-TMS kann kortikale Erregbarkeit verändern, kontralaterale Hemmung reduzieren, ipsilaterale Erregbarkeit verstärken und kortikale Plastizität fördern.

rTMS wird weit verbreitet in klinischer Rehabilitation für post-Schlaganfall motorische/Sprachdefizite, psychiatrische Störungen und Epilepsie verwendet, mit verfügbaren Leitlinien und Expertenkonsens. Jedoch wurde bei Gliompatienten nrTMS hauptsächlich für präoperative Kartierung verwendet, mit wenigen Berichten über postoperative funktionelle Rehabilitation. Einige Studien legen nahe, dass nrTMS helfen könnte, sich von akuter Ischämie nach Gliomchirurgie zu erholen.

Daher zielt dieses Projekt darauf ab, hochfrequente nrTMS auf das ipsilaterale Handmotorareal unter Verwendung eines doppelblinden, randomisierten, kontrollierten Designs anzuwenden. Unter Verwendung von rs-fMRI-Daten und motorischen Scores, die präoperativ, postoperativ (vor nrTMS) und bei Erholung (nach nrTMS) gesammelt wurden, wird die Studie die Behandlungswirksamkeit bestimmen und den Mechanismus untersuchen: ob hochfrequente Stimulation die Zunahme der Knoteneffizienz des ipsilateralen Handmotorareals beschleunigt, schnelle motorische Erholung erleichternd.