El estudio STEREO-DBS: análisis de red cerebral de 7-Tesla MRI para estimulación cerebral profunda (STEREO-DBS)

INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTO

Estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson La estimulación cerebral profunda (DBS) es un tratamiento eficaz en la enfermedad de Parkinson (EP), un trastorno neurológico debilitante. El efecto de DBS se basa en la modulación de las redes cerebrales que funcionan mal mediante la entrega de pulsos eléctricos dentro del núcleo subtalámico, profundamente asentados en el tronco encefálico y del tamaño de unos pocos milímetros (STN; comparable al tamaño de un grano de café). Sin embargo, la mejora individual después de DBS sigue siendo variable y el 50 % de los pacientes muestran un beneficio insuficiente. Mediante el uso de conectividad de imágenes de resonancia magnética estructural de 7 Tesla (7T MRI) para visualizar redes que funcionan mal, la colocación y activación de electrodos DBS se pueden individualizar.

La ubicación actual del electrodo DBS y la configuración en el STN altamente conectado se basan en imágenes de RM de 1,5 Tesla o 3 Tesla. Estas modalidades de baja resolución no pueden visualizar las múltiples redes cerebrales de este pequeño núcleo y evitar la activación de electrodos dirigidos a sus proyecciones corticales. Los mapas de red estructurales integrados (7T MRI) permitirán DBS basado en la red cerebral y específico del paciente, mejorando los síntomas motores y la calidad de vida.

Análisis de redes cerebrales con resonancia magnética 7T Desde la década de 1980, la DBS para la enfermedad de Parkinson se centró en el STN, un núcleo cerebral de materia gris profundamente asentado. El énfasis actual en el campo de DBS está en las redes neuronales en lugar de núcleos separados en el cerebro. Varios estudios mostraron que la EP surge de la actividad de la red patológica en las proyecciones corticales subtalámicas. En los últimos años, varios grupos de DBS informaron sobre el uso de la conectividad de MRI para visualizar las proyecciones corticales subtalámicas, en DBS para PD.

El STN pequeño es parte de múltiples redes cerebrales grandes. DBS es eficaz para mejorar la UDPRS y la calidad de vida de los pacientes con EP solo mediante la modulación de su red motora. Para mejorar la colocación y activación de DBS, es esencial comprender las redes y el efecto modulador de la estimulación. Hasta el momento, la visualización de estas redes estaba limitada debido a la baja resolución y la falta de conectividad estructural (visualización de proyecciones corticales subtalámicas mediante resonancia magnética ponderada por difusión y conectividad probabilística).

Por lo tanto, los investigadores agregaron 7T T2 y secuencias potenciadas por difusión en el Centro Spinoza y demostraron que los análisis probabilísticos de la red subtalámica (segmentación del STN) identifican con éxito el área dentro del STN que tiene la mayor densidad de conexiones con la red motora en pacientes con EP. En un estudio piloto reciente, los investigadores demostraron que la implementación de la resonancia magnética 7T para la segmentación del STN se adapta bien al flujo de trabajo quirúrgico existente. Al generar una resonancia magnética de 7 Tesla que muestra la subdivisión motora STN (coloreada), esta técnica visualizó claramente este nuevo objetivo DBS. El análisis retrospectivo mostró que, para las estrategias de focalización de resonancia magnética convencional, solo una minoría de los electrodos DBS se colocaron en el motor STN. Además, los electrodos DBS que se colocaron en el motor STN dieron como resultado una mejora media significativamente mayor (80 % frente a 50 %, medido por la puntuación UPDRS-III).

Generación de mapas de red de resonancia magnética 7T para DBS El STN y sus conexiones corticales se visualizarán utilizando imágenes potenciadas en difusión y potenciadas en T2 7T. Se visualizarán tres proyecciones principales del STN: proyecciones que se conectan a la corteza motora primaria y suplementaria (motora), proyecciones a la corteza prefrontal (asociativa) y proyecciones a la corteza basofrontal (límbica). La ubicación del electrodo (mediante tomografía computarizada) se visualizará en relación con las tres subdivisiones segmentadas del STN.

El mapa de red de resonancia magnética 7T, generado mediante la combinación de T2 y resonancia magnética ponderada por difusión, muestra las subdivisiones STN (coloreadas) y sus proyecciones corticales. El resultado mostrará entonces en qué subdivisión(es) del STN está situado el contacto del electrodo de DBS y en qué área cortical se proyecta la subdivisión del STN. Las puntuaciones de las pruebas clínicas del contacto del electrodo se correlacionarán con los mapas de la red. Los parámetros de estimulación basados ​​en mapas de red de resonancia magnética 7T se utilizan para optimizar y predecir el resultado en términos de efectos clínicos beneficiosos (supresión del temblor, bradicinesia, rigidez) y efectos secundarios (habla, marcha, apatía). Como todos los mapas de red se visualizan en MRI, esto permitirá fácilmente análisis individuales y grupales (corregistro de mapas de múltiples pacientes).

Efectos adversos En las 350 exploraciones por RM 7T que los investigadores han realizado hasta la fecha, rara vez encontramos implantes incompatibles o claustrofobia grave. Todos los pacientes se someten a una evaluación con un cuestionario de seguridad de resonancia magnética y un detector de metales de resonancia magnética (que evita la introducción de materiales ferromagnéticos en la resonancia magnética). 7T MRI es una técnica no invasiva que no causa dolor y, lo que es más importante, los campos electromagnéticos no producen daño tisular conocido de ningún tipo. El sistema de RM puede hacer golpes fuertes, golpecitos u otros ruidos en ocasiones durante el procedimiento. Se proporcionan tapones para los oídos para evitar problemas que puedan estar asociados con el ruido generado por el escáner. En todo momento, el paciente estará monitoreado (visualmente) y podrá comunicarse con el tecnólogo de resonancia magnética 7T mediante un sistema de intercomunicación. El paciente puede (solicitar) detener la adquisición en cualquier momento usando el botón pulsador (mantenido por el paciente continuamente).

En resumen, debido a la implementación del análisis de la red cerebral 7T MRI, ahora es posible visualizar directamente la parte motora del STN. En el estudio observacional actual, esta técnica se evaluará de manera prospectiva, introduciendo DBS guiada por red cerebral específica del paciente para PD con la entrega de un conjunto de datos único y hasta ahora no disponible: 7T MRI visualiza las conexiones anatómicas del STN para cada contacto de electrodo de DBS individual. En lugar de un modelo único DBS para todos, los análisis de red personalizados permiten un modelado de precisión personalizado en DBS.