Lo studio STEREO-DBS ET: analisi della rete cerebrale MRI a 7 Tesla per la stimolazione cerebrale profonda nel tremore essenziale (STEREO-ET)

INTRODUZIONE E RAZIONALE

La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è un trattamento efficace nel tremore essenziale (ET), un disturbo neurologico lentamente progressivo. L'effetto della DBS si basa sulla modulazione delle reti cerebrali malfunzionanti fornendo impulsi elettrici all'interno del talamo. Tuttavia, il miglioramento individuale dopo la DBS rimane variabile e il 20% dei pazienti presenta effetti collaterali. Utilizzando la connettività di risonanza magnetica strutturale a 7 Tesla (7T MRI) per visualizzare reti malfunzionanti, è possibile personalizzare il posizionamento e l'attivazione degli elettrodi DBS.

L'attuale posizionamento e le impostazioni dell'elettrodo DBS nel talamo altamente connesso si basano su immagini RM da 1,5 Tesla o 3 Tesla. Queste modalità a bassa risoluzione non sono in grado di visualizzare le molteplici reti cerebrali in questo piccolo nucleo e impedire l'attivazione dell'elettrodo diretto alle sue proiezioni corticali. Le mappe della rete strutturale integrata (7T MRI) consentiranno la DBS basata sulla rete cerebrale e specifica per il paziente, migliorando i sintomi motori e la qualità della vita.

Dagli anni '80, DBS per ET ha preso di mira il talamo, un nucleo cerebrale di materia grigia profondamente radicato. L'attuale enfasi nel campo della DBS è sulle reti neurali piuttosto che sui nuclei separati nel cervello. Diversi studi hanno dimostrato che l'ET deriva dall'attività di rete patologica nelle proiezioni cerebellare-talamico-corticale; tratto dentato-rubro-talamico. Negli ultimi anni diversi gruppi DBS hanno riferito di utilizzare la risonanza magnetica per visualizzare la connettività talamica e il tratto dentato-rubro-talamico, in DBS per ET.

Il talamo fa parte di molteplici grandi reti cerebrali. La DBS è efficace nel migliorare il tremore e la qualità della vita dei pazienti ET solo modulando la sua rete motoria. Per migliorare il posizionamento e l'attivazione della DBS, è essenziale comprendere le reti e l'effetto modulatorio della stimolazione. Finora, la visualizzazione di queste reti era limitata a causa della bassa risoluzione e della mancanza di connettività strutturale (visualizzazione delle proiezioni -cerebellare-talamico-corticale mediante risonanza magnetica pesata in diffusione e connettività probabilistica).

I ricercatori hanno quindi aggiunto 7T T2, FGATIR ​​(fast gray matter inversion recovery sequence) e sequenze pesate in diffusione presso il Centro Spinoza e hanno dimostrato che le analisi probabilistiche della rete talamica (segmentazione talamica) identificano con successo l'area all'interno del talamo che ha la più alta densità di connessioni con la rete motoria nei pazienti ET. In un recente studio pilota, i ricercatori hanno dimostrato che l'implementazione della segmentazione talamica 7T MRI si adatta bene all'interno del flusso di lavoro chirurgico esistente. Generando una risonanza magnetica a 7 Tesla che mostra la suddivisione motoria del talamo (colorata), questa tecnica ha visualizzato chiaramente questo nuovo bersaglio DBS.

Il talamo e le sue connessioni saranno visualizzate utilizzando 7T T2, FGATIR ​​e immagini pesate in diffusione. Verranno visualizzate le principali proiezioni del talamo, comprese le proiezioni che si collegano alla corteccia motoria primaria e alla corteccia sensoriale. La posizione dell'elettrodo (utilizzando la tomografia computerizzata) sarà visualizzata rispetto alle suddivisioni segmentate del talamo.

La mappa della rete 7T MRI, generata combinando T2 e MRI pesata in diffusione, mostra le suddivisioni del talamo (colorate) e le loro proiezioni corticali. Il risultato mostrerà quindi in quale suddivisione talamica si trova il contatto dell'elettrodo DBS e verso quale area corticale si proietta. I punteggi dei test clinici del contatto dell'elettrodo saranno quindi correlati alle mappe di rete. I parametri di stimolazione basati sulle mappe di rete 7T MRI vengono utilizzati per ottimizzare e prevedere l'esito in termini di effetti clinici benefici (soppressione del tremore) ed effetti collaterali (discorso, andatura). Poiché tutte le mappe di rete sono visualizzate sulla risonanza magnetica, ciò consentirà prontamente analisi sia individuali che di gruppo (mappe di co-registrazione di più pazienti).

Nelle 350 scansioni RM 7T che i ricercatori hanno eseguito fino ad oggi, raramente abbiamo riscontrato impianti non compatibili o grave claustrofobia. Ogni paziente viene sottoposto a screening con un questionario di sicurezza MRI e un metal detector MRI (prevenendo l'introduzione di materiali ferromagnetici nella MRI). La risonanza magnetica 7T è una tecnica non invasiva che non provoca dolore e, soprattutto, i campi elettromagnetici non producono danni ai tessuti noti di alcun tipo. Il sistema RM può emettere forti colpetti, colpi o altri rumori a volte durante la procedura. I tappi per le orecchie vengono forniti per evitare problemi che potrebbero essere associati al rumore generato dallo scanner. In ogni momento, il paziente sarà monitorato (visivamente) e sarà in grado di comunicare con il tecnico della risonanza magnetica 7T utilizzando un sistema di interfono. Il paziente può (richiedere di) interrompere l'acquisizione in qualsiasi momento utilizzando il pulsante (tenuto premuto dal paziente continuamente).

In sintesi, grazie all'implementazione dell'analisi della rete cerebrale 7T MRI, ora è possibile visualizzare direttamente la parte motoria del talamo. Nell'attuale studio osservazionale questa tecnica sarà valutata in modo prospettico, introducendo la DBS guidata dalla rete cerebrale specifica del paziente per ET con la fornitura di un trattamento e un set di dati unici e finora non disponibili: 7T MRI visualizza le connessioni anatomiche del talamo per ogni singolo contatto dell'elettrodo DBS . Invece di un modello unico per tutti, le analisi di rete su misura consentono una modellazione di precisione personalizzata in DBS.