Stimolazione cerebrale profonda adattiva di fase II per il disturbo ossessivo-compulsivo

ISCRIZIONE: Un soggetto è considerato arruolato al momento della firma del consenso informato e ritenuto idoneo a essere sottoposto a screening da parte dello sperimentatore. Il processo di consenso informato può includere discussioni con la famiglia del paziente e il medico curante. Le cartelle cliniche che possono essere ottenute saranno attentamente esaminate per determinare l'adeguatezza dei trattamenti passati, inclusa la terapia cognitivo comportamentale (CBT).

Ad ogni soggetto che sottoscrive il consenso verrà assegnato un numero identificativo del soggetto. Questo numero verrà utilizzato per identificare il soggetto e deve essere utilizzato su tutta la documentazione dello studio relativa a tale soggetto durante lo studio.

SCREENING: i potenziali soggetti che soddisfano i criteri di inclusione/esclusione e disposti a partecipare allo studio, come dimostrato dalla firma del consenso informato, saranno arruolati nello studio e sottoposti a 2 visite di screening (Visita 1 e Visita 2) distanziate per un periodo di circa 1 mese. Le valutazioni diagnostiche e di screening sono completate, seguite da valutazioni mediche, neurologiche e neurochirurgiche complete. La selezione finale dei candidati sarà effettuata per consenso del team di ricercatori multidisciplinari (Comitato consultivo del progetto).

Metodi di neuroimaging:

Il Core for Advanced MR Imaging (CAMRI) è una risorsa all'avanguardia che ospita 3 sistemi MRI all'avanguardia per la comunità di ricerca di Houston, situata presso il BCM Main Campus. CAMRI eseguirà le scansioni MRI 3T della ricerca, che saranno raccolte su tutti i soggetti (DBS e controllo) utilizzando lo scanner Prisma per coerenza. Tutti i soggetti saranno scortati al CAMRI dal team di studio.

I soggetti impiantati con DBS saranno sottoposti a due scansioni MRI 3T prima dell'intervento chirurgico (1 risonanza magnetica di ricerca presso CAMRI e 1 risonanza magnetica clinica presso il centro medico di Baylor St. Luke (BSLMC). I soggetti con DBS impiantati subiranno 4 scansioni di magnetoencefalografia (MEG) in totale.

I soggetti di controllo saranno sottoposti a una scansione MRI 3T (scansione MRI di ricerca presso CAMRI). Anche i soggetti di controllo saranno sottoposti a 4 scansioni MEG.

TRATTAMENTO: I soggetti idonei per l'impianto di DBS avranno anche un'ulteriore scansione MRI clinica pre-chirurgica 3T eseguita al basale. Questa scansione verrà eseguita su uno scanner Philips presso il Baylor St. Luke's Medical Center (BSLMC). Questa scansione è necessaria per escludere potenzialmente le persone che presentano anomalie cerebrali che non sarebbero compatibili con l'intervento chirurgico (ad esempio, difetti congeniti, mancanza di normali correlati anatomici) e per assistere nella pianificazione chirurgica.

Tutti i soggetti (DBS e controllo) saranno sottoposti anche a scansioni MEG. Questo è anche necessario come valutazione di base poiché le scansioni MEG verranno eseguite anche dopo l'impianto a 2 settimane, 6 mesi e 12 mesi su uno scanner MEG presso il Texas Childrens Hospital nello Houston Medical Center.

La radiografia del torace e l'elettrocardiogramma verranno eseguiti anche su soggetti con disturbo ossessivo compulsivo idonei per DBS.

I soggetti non impiantati abbinati per età/sesso fungeranno da controlli. Saranno sottoposti a 1 ricerca 3T MRI e 4 scansioni MEG utilizzando lo stesso protocollo di imaging e negli stessi punti temporali dei soggetti con impianto OCD per controllare gli effetti non DBS su rs-fc.

1. A meno che non venga raccolto prima del giorno dell'intervento, la mattina dell'intervento verrà eseguita una TC della testa per la pianificazione stereotassica.
2. Impiegando anestetico locale (con o senza sedazione come clinicamente indicato), un copricapo stereotassico (Leksell Model G, Elekta Instruments, Atlanta, GA, USA) sarà attaccato al cranio del soggetto la mattina dell'intervento in sala operatoria.
3. Verrà eseguita un'immagine volumetrica 3D (O-Arm 2, Medtronic Inc, Boulder, CO, USA) allo scopo di definire lo spazio di testa stereotassico volumetrico.
4. Le immagini verranno caricate su una Computer Workstation (Stealth S7, Medtronic, Inc., Boulder, CO, USA) dotata di software di pianificazione stereotassica (Cranial 3.0) allo scopo di pianificare l'intervento chirurgico. La risonanza magnetica 3T preoperatoria ottenuta prima della data chirurgica verrà fusa con la scansione TC nella stazione di pianificazione chirurgica. Il punto bersaglio iniziale all'interno dello striato ventrale sarà scelto in base all'anatomia specifica del soggetto. La traiettoria chirurgica fino a questo punto sarà pianificata anche per evitare vasi prominenti, solchi e ventricoli. Il computer genererà le coordinate X, Y e Z da impostare sul telaio, nonché gli angoli di approccio coronale e sagittale necessari per stabilire la traiettoria e il punto target desiderati. Questo punto target iniziale sarà modificato dall'anatomia specifica del soggetto come determinato dalle scansioni 3T preoperatorie. Le coordinate finali del bersaglio saranno determinate durante questa analisi.
5. Mentre il chirurgo sta pianificando la procedura, il soggetto sarà posizionato supino sul tavolo operatorio. Verrà inserito un catetere di Foley. Gli antibiotici saranno somministrati per via endovenosa e i segni vitali saranno monitorati. Il telaio della testa stereotassica sarà fissato al tavolo operatorio per la sicurezza del soggetto, con la testa sollevata per il comfort del soggetto. Verrà eseguita una preparazione sterile e un telo.
6. Le coordinate del target verranno impostate sul frame stereotassico portando il punto target al centro dell'arco operativo. Ulteriori anestetici locali verranno somministrati al punto di incisione. Dopo l'incisione, verrà praticato un foro di bava da 14 mm utilizzando un perforatore autobloccante. Il tappo del foro della bava fornito con il cavo DBS sarà fissato al cranio con due viti. La dura verrà coagulata e incisa. La superficie piale verrà delicatamente coagulata e verrà praticata una piccola incisione per consentire un facile ingresso delle guide degli elettrodi, che verranno inserite nel cervello secondo il protocollo stereotassico standard.
7. Una volta effettuate le suddette regolazioni, l'elettrodo quadripolare DBS (modello 3387; Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA) verrà inserito attraverso il tubo guida fino al punto target. I reticoli saranno attaccati al telaio e l'imaging intraoperatorio sarà impiegato per confermare che la punta dell'elettrocatetere è posizionata sul bersaglio e valutare la presenza di emorragia intracerebrale. La sedazione verrà ritirata. Un cavo di prolunga verrà collegato all'elettrocatetere in modo sterile e l'altra estremità verrà fatta passare fuori dal campo per essere collegata a un generatore di impulsi esterno in modo che possa essere eseguita la stimolazione di prova. La stimolazione del test verrà eseguita tramite ogni contatto per 1) valutare gli effetti collaterali indotti dalla stimolazione e 2) monitorare i cambiamenti acuti nel comportamento utilizzando una scala di tipo Likert per valutare l'ansia, l'eccitazione e l'umore. Il test comportamentale intraoperatorio della stimolazione sarà videoregistrato.
8. Aggiunta di fase II di ECoG. Al fine di ottenere una copertura ottimale della regione della corteccia orbitofrontale (OFC), gli investigatori posizioneranno un elettrodo a striscia corticale subdurale su questa regione della corteccia. Esiste un precedente consolidato per l'utilizzo di elettrodi a striscia sulla superficie corticale OFC, sia in ambito clinico sub-acuto (<1 mese) che cronico (anni/permanente). Gli elettrodi a striscia OFC sono stati comunemente posizionati attraverso un foro nella regione frontale inferiore per il monitoraggio dell'epilessia. Gli elettrodi utilizzati in queste applicazioni sono solitamente da 4 a 8 contatti, distanziati di 1 cm l'uno dall'altro. Si tratta in genere di posizionamenti subacuti che durano da giorni a settimane e questa pratica è comune negli Stati Uniti e nel mondo da decenni. Gli elettrodi a striscia che ricoprono l'OFC sono stati utilizzati anche come impianti permanenti nel sistema di neurostimolazione reattiva (RNS), approvato dalla FDA e standard clinico di cura per il trattamento dell'epilessia refrattaria alla medicina. Gli elettrodi a striscia utilizzati in questo caso sono 4 contatti distanziati di 1 cm l'uno dall'altro. Nelle comunicazioni con il produttore del dispositivo RNS, gli investigatori stimano che centinaia di tali elettrodi siano stati posizionati in pazienti in questo paese. La nostra procedura di posizionamento sarà molto simile a quella utilizzata per gli elettrodi a striscia RNS OFC. Gli investigatori useranno il 09130 Subdural Quadripolar Paddle Lead, che è anche 4 contatti distanziati di 1 cm l'uno dall'altro. Gli investigatori creeranno un buco nella bava nella regione frontale inferiore. Gli investigatori useranno la navigazione standard senza cornice per scegliere una posizione del foro della bava che faciliti una linea di vista diretta lungo il pavimento orizzontale della fossa cranica anteriore all'interno della quale si trova la regione OFC. Gli investigatori eseguiranno un'incisione esteticamente accettabile approssimativamente della stessa dimensione di quella utilizzata per il tradizionale piombo DBS. Gli investigatori useranno il cauterio monopolare per approfondire l'incisione oltre il muscolo temporale e creare un foro di bava di dimensioni standard. Gli investigatori apriranno la dura madre e visualizzeranno il lobo frontale inferiore e il pavimento della fossa cranica anteriore. Sotto visione diretta, gli investigatori posizioneranno l'elettrodo a striscia utilizzando l'irrigazione per consentire un posizionamento regolare, prestando particolare attenzione a non danneggiare la vascolarizzazione corticale. Le vene a ponte tra dura madre e corteccia sono estremamente rare in questa regione, aumentando così il profilo di sicurezza della procedura. Una volta che l'elettrodo è in posizione, gli investigatori ne sutureranno la coda alla dura madre nel foro della bava per fornire un punto di ancoraggio. Gli investigatori useranno quindi una piccola piastra metallica per fissare la coda dell'elettrodo all'aspetto esterno del cranio vicino al foro della bava per ancorare ulteriormente l'elettrodo. Gli investigatori useranno una piccola lunghezza di tubo di plastica disponibile nel kit dell'elettrodo come ammortizzatore attorno alla coda dell'elettrodo in questo punto di fissazione per evitare danni meccanici cronici alla coda dell'elettrodo dal contatto con la piastra. Gli investigatori posizionano la colla di fibrina all'interno del foro della bava per prevenire la fuoriuscita di liquido cerebrospinale. Gli investigatori chiuderanno il muscolo con suture dissolvibili, incanaleranno la coda nel foro della bava di piombo DBS e chiuderanno l'incisione in modo standard. Dal sito del foro della fresa dell'elettrocatetere DBS, le due code degli elettrodi (una per l'elettrocatetere DBS e l'altra per l'elettrodo a striscia OFC) saranno incanalate verso il sito IPG ipsilaterale in modo standard.
9. L'imaging a raggi X intraoperatorio può essere eseguito secondo necessità (fino a 4 volte per lato) per garantire il raggiungimento del target corretto.
10. Verrà eseguita una scansione volumetrica 3D post-impianto per confermare la posizione dell'elettrodo.
11. Verranno eseguiti i passaggi 5-9 di cui sopra per inserire il secondo elettrocatetere DBS e la paletta ECoG nell'altro emisfero per completare l'impianto di tutti gli elettrodi.
12. Se non ci sono effetti collaterali insostenibili, i cavi saranno fissati al cranio con i cappucci dei fori. L'estremità libera delle derivazioni verrà lasciata nello spazio subgaleale e le incisioni verranno chiuse in strati anatomici.
13. Il telaio verrà rimosso e verrà indotta l'anestesia generale. Due generatori di impulsi Olympus RC+S verranno quindi impiantati nella regione sottoclavicolare e collegati al cervello profondo e agli elettrocateteri corticali tramite cavi di prolunga (due IPG, ciascuno che guida un elettrocatetere corticale e uno sottocorticale).
14. Prima della dimissione verrà eseguita una scansione TC postoperatoria per garantire che non si sia verificata un'emorragia intracerebrale.
15. Il soggetto verrà portato in Recovery Room o in Neurochirurgia ICU per il monitoraggio post-operatorio (Vedi sotto) e verrà dimesso dall'ospedale dopo almeno una notte di osservazione e quando clinicamente stabile. Un pannello metabolico di base (BMP) può essere eseguito sul soggetto per confermare che sono clinicamente stabili.
16. Il soggetto tornerà alla clinica di neurochirurgia (Visita 4) per la valutazione post-operatoria secondo la normale pratica clinica (circa 1 settimana dopo l'intervento). Le ferite saranno ispezionate e lo stato neurologico dei soggetti sarà valutato. Le suture verranno rimosse.

Programmazione DBS:

Inizialmente, verrà condotto un sondaggio monopolare con frequenza impostata a 150 Hz e ampiezza dell'impulso a 90 microsecondi. L'ampiezza di corrente costante verrà utilizzata e aumentata in modo graduale come tollerato e senza superare i limiti superiori della densità di corrente. L'impostazione della corrente costante è particolarmente utile nelle prime settimane o mesi dopo l'intervento, quando le impedenze continuano a cambiare. Per suscitare una risposta allegra, l'ampiezza deve tornare a 0 microampere per circa 30 secondi prima di testare l'incremento successivo. Ad esempio, se 2mA, C+1, 90usec, 150Hz non sono efficaci, l'ampiezza viene ridotta a 0mA per 30 secondi e quindi aumentata rapidamente a 4mA, C+1-, 90usec, 150Hz. L'avvio graduale deve essere disattivato. Anche le impostazioni bipolari saranno testate e dovranno essere utilizzate durante rsfMRI. I parametri DBS saranno ottimizzati/regolati sulla base della valutazione clinica dell'umore e dell'ansia e per ridurre al minimo gli effetti collaterali. I seguenti effetti osservati verranno registrati tramite una scala utilizzata in uno studio precedente: espressione facciale, nervosismo, vigilanza e affetto positivo o negativo. L'espressione facciale sarà misurata utilizzando il sistema AFAR. AFAR misurerà l'intensità massima e la velocità della risposta del sorriso in unità di azione. I volti dei partecipanti verranno registrati su video man mano che la loro stimolazione viene aumentata per suscitare la risposta allegra. Verranno registrati i cambiamenti nell'espressione facciale utilizzando i muscoli facciali dell'orbicolare della bocca (muscolo che circonda la bocca) zigomatico (muscoli maggiori e minori dell'angolo della bocca). Queste informazioni verranno utilizzate per addestrare un classificatore a riconoscere che l'intensità di stimolazione è troppo grande. Gli investigatori avranno anche l'autovalutazione del soggetto sui cambiamenti di umore, ansia, energia ed effetti collaterali.