L'étude STEREO-DBS : analyse du réseau cérébral IRM 7 Tesla pour la stimulation cérébrale profonde (STEREO-DBS)

INTRODUCTION ET JUSTIFICATION

Stimulation cérébrale profonde pour la maladie de Parkinson La stimulation cérébrale profonde (SCP) est un traitement efficace de la maladie de Parkinson (MP), un trouble neurologique débilitant. L'effet du DBS repose sur la modulation des réseaux cérébraux dysfonctionnels en délivrant des impulsions électriques dans le noyau sous-thalamique, profondément ancré dans le tronc cérébral et de la taille de quelques millimètres (STN ; comparable à la taille d'un grain de café). Cependant, l'amélioration individuelle après DBS reste variable et 50% des patients montrent un bénéfice insuffisant. En utilisant la connectivité structurelle de l'imagerie par résonance magnétique 7 Tesla (IRM 7T) pour visualiser les réseaux défectueux, le placement et l'activation des électrodes DBS peuvent être individualisés.

Le placement et les paramètres actuels des électrodes DBS dans le STN hautement connecté sont basés sur des images MR de 1,5 Tesla ou 3 Tesla. Ces modalités à faible résolution sont incapables de visualiser les multiples réseaux cérébraux de ce petit noyau et d'empêcher l'activation des électrodes dirigées vers ses projections corticales. Les cartes de réseau structurelles intégrées (IRM 7T) permettront une DBS basée sur le réseau cérébral et spécifique au patient, améliorant les symptômes moteurs et la qualité de vie.

Analyse du réseau cérébral par IRM 7T Depuis les années 1980, la DBS pour la MP ciblait le STN, un noyau cérébral profond de matière grise. L'accent est mis actuellement dans le domaine de la DBS sur les réseaux de neurones plutôt que sur les noyaux séparés dans le cerveau. Plusieurs études ont montré que la MP découlait de l'activité pathologique du réseau dans les projections sous-thalamo-corticales. Ces dernières années, plusieurs groupes DBS ont rapporté avoir utilisé la connectivité IRM pour visualiser les projections sous-thalamo-corticales, dans DBS pour la MP.

Le petit STN fait partie de plusieurs grands réseaux cérébraux. La DBS est efficace pour améliorer l'UDPRS et la qualité de vie des patients parkinsoniens uniquement en modulant son réseau moteur. Pour améliorer le placement et l'activation du DBS, il est essentiel de comprendre les réseaux et l'effet modulateur de la stimulation. Jusqu'à présent, la visualisation de ces réseaux était limitée en raison de la faible résolution et du manque de connectivité structurelle (visualisation des projections sous-thalamo-corticales à l'aide de l'IRM pondérée en diffusion et de la connectivité probabiliste).

Les chercheurs ont donc ajouté des séquences 7T T2 et pondérées en diffusion au Centre Spinoza et ont montré que les analyses probabilistes du réseau sous-thalamique (segmentation STN) identifient avec succès la zone au sein du STN qui a la plus forte densité de connexions avec le réseau moteur chez les patients parkinsoniens. Dans une étude pilote récente, les chercheurs ont montré que la mise en œuvre de l'IRM 7T pour la segmentation STN est bien adaptée au flux de travail chirurgical existant. En générant une IRM de 7 Tesla montrant la subdivision motrice STN (colorée), cette technique a clairement visualisé cette nouvelle cible DBS. L'analyse rétrospective a montré que pour les stratégies de ciblage IRM conventionnelles, seule une minorité d'électrodes DBS étaient placées dans le STN moteur. De plus, les électrodes DBS placées dans le STN moteur ont entraîné une amélioration moyenne significativement plus élevée (80 % contre 50 %, mesurée par le score UPDRS-III).

Génération des cartes du réseau IRM 7T pour DBS Le STN et ses connexions corticales seront visualisés à l'aide de l'imagerie 7T pondérée en T2 et pondérée en diffusion. Trois projections majeures du STN seront visualisées : les projections se connectant au cortex moteur primaire et supplémentaire (moteur), les projections au cortex préfrontal (associatif) et les projections au cortex basofrontal (limbique). L'emplacement de l'électrode (en utilisant la tomodensitométrie) sera visualisé par rapport aux trois subdivisions segmentées du STN.

La carte du réseau IRM 7T, générée en combinant l'IRM pondérée en T2 et en diffusion, montre les subdivisions STN (colorées) et leurs projections corticales. Le résultat montrera alors dans quelle(s) subdivision(s) STN se situe le contact DBS-électrode et sur quelle zone corticale la subdivision STN projette. Les résultats des tests cliniques du contact d'électrode seront ensuite corrélés aux cartes du réseau. Les paramètres de stimulation basés sur les cartes du réseau IRM 7T sont utilisés pour optimiser et prédire les résultats en termes d'effets cliniques bénéfiques (tremblement de suppression, bradykinésie, rigidité) et d'effets secondaires (parole, démarche, apathie). Comme toutes les cartes du réseau sont visualisées sur l'IRM, cela permettra facilement des analyses individuelles et de groupe (cartes de co-enregistrement de plusieurs patients).

Effets indésirables Dans les 350 IRM 7T que les investigateurs ont réalisées à ce jour, nous avons rarement rencontré des implants non compatibles ou une claustrophobie sévère. Chaque patient est soumis à un dépistage avec un questionnaire de sécurité IRM et un détecteur de métaux IRM (empêchant l'introduction de matériaux ferromagnétiques dans l'IRM). L'IRM 7T est une technique non invasive qui ne provoque aucune douleur et, surtout, les champs électromagnétiques ne produisent aucun dommage tissulaire connu d'aucune sorte. Le système RM peut émettre des tapotements, des cognements ou d'autres bruits forts à certains moments au cours de la procédure. Des bouchons d'oreille sont fournis pour éviter les problèmes pouvant être associés au bruit généré par le scanner. En tout temps, le patient sera surveillé (visuellement) et pourra communiquer avec le technologue IRM 7T à l'aide d'un système d'interphone. Le patient peut (demander à) arrêter l'acquisition à tout moment en utilisant le bouton poussoir (maintenir par le patient en permanence).

En somme, grâce à la mise en œuvre de l'analyse du réseau cérébral IRM 7T, il est désormais possible de visualiser directement la partie motrice du STN. Dans l'étude observationnelle actuelle, cette technique sera évaluée de manière prospective, en introduisant un DBS guidé par un réseau cérébral spécifique au patient pour la MP avec la fourniture d'un ensemble de données unique et jusqu'à présent indisponible : l'IRM 7T visualise les connexions anatomiques du STN pour chaque contact d'électrode DBS individuel. Au lieu d'un modèle unique DBS, les analyses de réseau sur mesure permettent une modélisation de précision personnalisée dans DBS.