Aivojen happipitoisuuden non-invasiivinen mittaus ihmisillä, joilla on subtalaminen syväaivostimulaattori

Tutkijat tutkivat subtalamuksen ytimessä sähköstimulaation vaikutuksia aivojen etuosan perfuusioon 10 potilaalla, joilla on pitkälle edennyt PD ja joille on jo tehty onnistunut STN DBS (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN) -leikkaus, mistä on osoituksena 20 % tai suurempi parannus. Unified Parkinsonin taudin arviointiasteikon (UPDRS) motoristen alapisteiden (UPDRS-III) mukaan stimulaatio päällä tai pois päältä, vähintään kolme kuukautta leikkauksen jälkeen. UPDRS-III on laajalti käytetty ja validoitu Parkinsonin taudin oireiden vakavuuden arviointiasteikko, joka perustuu neurologiseen tutkimukseen. Tätä tutkimusta varten liikehäiriöneurologi suorittaa kaikki neurologiset arvioinnit. Potilaiden on myös osoitettava olevan kognitiivisesti ehjiä, mikä on todistettu Montreal Cognitive Assessment (MoCA) -pistemäärällä, joka on 24 tai suurempi.

Tämä on kokeellinen tutkimus, jossa verrataan etuaivojen perfuusiota (mitattuna ei-invasiivisesti NIRS-laitteella) ja UPDRS-III-pisteitä (määritetty neurologisella tutkimuksella) neljässä kliinisessä tilassa: lääkkeet pois/stimulaatio pois päältä; lääkitys pois päältä/stimulaatio päällä; lääkitys päällä/stimulointi pois päältä; ja lääkkeet päällä/stimulaatio päällä.

Ensisijainen vastauskysymys on: Voimmeko havaita merkittäviä muutoksia aivojen perfuusiossa NIRS-laitteella vasteena istutettujen DBS-laitteiden kautta tapahtuvaan subtalamiseen stimulaatioon?

Tämä pilottitutkimus tehdään 10 PD-potilaalla, joille on aiemmin tehty onnistunut DBS-leikkaus. Tutkimus valmistuu yhdessä päivässä alla kuvatulla tavalla ja kestää noin 6 tuntia.

Potilaat saapuvat liikehäiriökeskukseen suunnitellun opintokäynnin aamuna lopettaen lääkkeensä edellisenä iltana (12 tuntia 'poissa'). He saapuvat stimulaattorinsa päällä ja asetettuna terapeuttisiin parametreihin. Tohtori Shih suorittaa neurologisen tutkimuksen ja määrittää UPDRS-III-pistemäärän tässä, off med/on stim -tilassa.

NIRS/perfuusiomittausten suorittamista varten koehenkilö varustetaan moniosaisella muovikypärällä, joka pitää useita optisia kuituja kohteen pään pintaa vasten. Tämä kypärä säädetään istumaan mukavasti. Sormiin sijoitetaan lisäkoettimia ääreisveren hapettumisen seuraamiseksi (esim. pulssioksimetria) sen varmistamiseksi, että aivojen perfuusiossa havaitut muutokset johtuvat aivojen fysiologian muutoksista, eivät yleisestä fysiologisesta tekijästä. Kuidut on kytketty 32 pienitehoiseen infrapunalaserdiodiin. Näiden laserien lähettämä teho on paljon alle tyypillisen suurimman sallitun altistuksen (MPE) tason, joka altistuu iholle lasersäteelle, kuten American National Standards Institute on ilmoittanut, eivätkä koehenkilöt tunne niistä mitään vaikutusta. Laservalo suunnataan heidän päänsä yläosaan, eikä heidän silmiinsä aiheudu vaaraa. Alkuperäinen aivoperfuusiomittaus tehdään.

Potilaan DBS-laitteet sammutetaan sitten ja annetaan kulua 60 minuuttia, jolloin DBS:n kliiniset ja CBF-vaikutukset voidaan huuhdella pois. Tänä aikana aivojen hapetusta seurataan ja dokumentoidaan viiden minuutin välein. Tämän jakson lopussa UPDRS-III-pistemäärä määritetään (pois lääkkeistä/off stim) ja kirjataan, mikä vahvistaa kliinisten vaikutusten huuhtoutumisen. DBS kytketään sitten päälle käyttämällä terapiassa käytettyjä asetuksia, paitsi että stimulaatiotaajuus asetetaan 20 Hz:iin, matalalle taajuudelle, jonka tiedetään olevan terapeuttisesti tehokas PD:ssä. Kaikki muut asetukset pysyvät vakiona. Jälleen aivojen hapetus tallennetaan 5 minuutin välein 60 minuutin ajan, jonka jälkeen UPDRS-III-pistemäärä tallennetaan. DBS ohjelmoidaan sitten uudelleen potilaan vakaan tilan terapeuttisiin asetuksiin, aivojen hapetus tallennetaan 5 minuutin välein 60 minuutin ajan. , ja 60 minuutin jakson lopussa UPDRS-III-pisteet kirjataan uudelleen, mikä saa päätökseen on-stimulaation/off-lääkityksen arvioinnin. Tämän jälkeen potilasta neuvotaan ottamaan tavanomaiset lääkeannoksensa ja hänet lähetetään lounaalle tunniksi. Lounaan jälkeen potilas palaa lääkityksen päällä/stimulaatiotilassa, NIRS- ja pulssioksimetria-anturit laitetaan uudelleen päälle, ja lääkkeettömän tilan kohdalla kuvattu prosessi toistetaan lääkityksen aikana. Kun lääkitysarvioinnit on suoritettu, potilas lähetetään kotiin laitteet päällä ja terapeuttiset parametrit asetetaan.