Studio intraoperatorio scalare a circuito chiuso

Lo sperimentatore misurerà i potenziali evocati locali della DBS (DLEP) e/o i potenziali del campo locale (LFP) insieme ai sintomi motori (tremore e/o bradicinesia) in risposta alla stimolazione cerebrale profonda (DBS). Lo studio sarà condotto nella sala operatoria del Duke University Medical Center. I costi aggiuntivi della sala operatoria saranno coperti dalle risorse istituzionali della Duke. Lo studio sarà condotto su soggetti che stanno subendo l'impianto del sistema DBS durante una procedura stereotassica sveglia per PD.

Il gruppo di soggetti includerà solo pazienti sottoposti a procedura di impianto DBS per PD. La procedura chirurgica procederà secondo necessità per il trattamento della malattia di Parkinson (PD), compreso l'impianto dell'elettrodo DBS (uno in STN o due elettrodi in STN e GPi/GPe) nelle regioni mirate del cervello. Per questa ricerca, i soggetti riceveranno estensioni percutanee temporanee (~ 45 min) agli elettrodi DBS e alla cannula di piombo DBS dopo l'impianto. Queste estensioni temporanee si collegheranno sia al nostro sistema di stimolazione e registrazione Duke sia al sistema di registrazione dei test Medtronic RC+S, alternandosi secondo necessità, per consentire la registrazione e il confronto diretto delle risposte neurali DLEP e/o LFP utilizzando i due diversi sistemi di stimolazione/registrazione. I dettagli del sistema di stimolazione e registrazione sono forniti nella sezione Interventi di studio. Al termine dello studio, verranno rimossi il secondo elettrodo DBS (se posizionato) e le estensioni percutanee temporanee. Successivamente, proseguirà l'ordinario svolgimento clinico della procedura per il trattamento del disturbo motorio del paziente.

Lo sperimentatore misurerà il tremore e/o la bradicinesia nelle persone con PD durante la DBS. I soggetti acquisiranno familiarità e saranno in grado di esercitarsi con i compiti di valutazione prima della preparazione per l'intervento chirurgico. Inoltre, verrà chiesto loro di interrompere l'uso di farmaci dopaminergici e/o anti-tremore durante la notte prima dello studio (come è la routine clinica), per ridurre la variabilità dei sintomi motori a causa del decorso temporale dei farmaci. Lo sperimentatore condurrà valutazioni utilizzando la stimolazione unilaterale, con l'arto controlaterale al lato della stimolazione utilizzato per la misurazione dei sintomi motori. Ai soggetti può anche essere chiesto di valutare eventuali effetti collaterali che sperimentano su una scala da 0 a 10.

I contatti sull'elettrodo DBS del soggetto verranno utilizzati per la stimolazione e la registrazione. I quattro contatti DBS sono designati come 0-1-2-3 nella direzione ventrale-dorsale. Per la stimolazione monopolare, verrà utilizzato un singolo contatto per la stimolazione catodica (1- o 2-) e un tampone conduttivo verrà posizionato sulla pelle del soggetto, al di fuori del campo sterile, per fungere da elettrodo di ritorno. I contatti di registrazione saranno altri due contatti sul lead DBS. Per la stimolazione bipolare, gli impulsi DBS verranno applicati tra due contatti dell'elettrodo e i contatti di registrazione saranno i due contatti liberi rimanenti. La forma d'onda dello stimolo sarà un impulso bifasico a carica bilanciata, con carica limitata a valori inferiori al limite stabilito dal produttore, 30 µC/cm2. Un altro tampone conduttivo verrà posizionato sul soggetto per fungere da riferimento per la registrazione. Per i soggetti sottoposti a intervento chirurgico di impianto DBS, la cannula di piombo DBS o un divaricatore chirurgico normalmente posizionato nel sito di incisione craniale può essere utilizzato anche come riferimento per la registrazione o elettrodo di ritorno.

Nei soggetti con PD dominante in tremore, lo sperimentatore registrerà sia il tremore che le risposte DLEP e/o LFP dall'elettrodo DBS. Saranno condotti diversi test con diverse ampiezze di stimolazione, frequenze (≤185 Hz), modelli temporali e configurazioni di contatto. L'ampiezza della stimolazione sarà inferiore a quella identificata come scomoda per il soggetto o che genera effetti collaterali, come determinato da un neurologo e/o neurochirurgo durante la fase di test iniziale dopo l'impianto. I diversi parametri di stimolazione verranno forniti in ordine casuale e il soggetto sarà cieco ai parametri. Le misurazioni verranno effettuate durante le prove di 2 minuti, in cui la stimolazione sarà disattivata per il primo minuto della prova e attivata per il minuto rimanente. A 30 s in entrambe le fasi off (baseline) e on della prova, il tremore verrà misurato per 20 s. L'attività neurale sarà anche misurata dall'elettrodo durante entrambe le fasi off e on. Il tempo totale necessario per la raccolta dei dati sarà di circa 45 minuti.

Il tremore verrà misurato utilizzando un accelerometro fissato sul dorso della mano del soggetto e con il polso esteso in modo tale che la mano sia parallela all'avambraccio. Il gomito può essere supportato o non supportato, a seconda di quale induce un tremore maggiore (determinato prima di qualsiasi prova in ciascun soggetto). Il tremore misurato da un accelerometro si correla bene con le scale di valutazione del tremore clinico [Elble et al, 2006].

Nei soggetti con malattia di Parkinson che non presentano sintomi di tremore dominante, lo sperimentatore registrerà sia le risposte al test della bradicinesia che i potenziali DLEP e/o LFP. Verranno condotte diverse prove con diverse ampiezze di stimolazione, frequenze medie (≤185 Hz), modelli temporali e configurazioni di contatto. L'ampiezza massima erogata sarà determinata come descritto sopra. I diversi parametri di stimolazione verranno forniti in ordine casuale e il soggetto sarà cieco ai parametri. Le misurazioni verranno effettuate in prove di 10 minuti, in cui la stimolazione sarà disattivata per i primi cinque minuti della prova e attiva per i restanti cinque minuti. A circa 90, 210 e 250 s nelle fasi off (basale) e on dello studio, la bradicinesia sarà misurata per 20 s. L'attività neurale sarà anche misurata dall'elettrodo durante entrambe le fasi off e on della prova. Il tempo totale necessario per la raccolta dei dati sarà di circa 45 minuti.

Per le misurazioni della bradicinesia, il soggetto verrà istruito a premere alternativamente i pulsanti destro e sinistro di un mouse del computer con l'indice e il medio della mano il più rapidamente e regolarmente possibile. La bradicinesia sarà misurata come tempi di pressione alternata delle dita, un test validato di bradicinesia [Taylor-Tavares et al., 2005].

Prima dell'intervento chirurgico DBS, i sintomi motori patologici di base del soggetto possono essere valutati nel contesto preoperatorio, per familiarizzare il paziente con il compito prima della procedura di impianto. Il tremore o la bradicinesia saranno misurati utilizzando rispettivamente la misurazione dell'accelerometro precedentemente descritta o l'attività del clic del mouse. Questa attività richiederà circa 5 minuti e verrà eseguita nella condizione DBS disattivata. Non verrà somministrata alcuna sedazione fino a quando questo non sarà stato completato.

Dopo l'intervento chirurgico DBS, la risonanza magnetica preoperatoria del soggetto e le scansioni TC ad alta risoluzione postoperatorie possono essere utilizzate per determinare la posizione dei contatti degli elettrodi DBS all'interno del cervello. Il posizionamento dell'elettrodo durante la chirurgia implantare DBS non sarà alterato dallo studio di ricerca.