このページは自動翻訳されたものであり、翻訳の正確性は保証されていません。を参照してください。 英語版 ソーステキスト用。

視床下核DBSによる皮質ネットワーク変調

2025年12月16日 更新者:Washington University School of Medicine

視床下核深部脳刺激による皮質ネットワーク変調

パーキンソン病 (PD) における視床下核 (STN DBS) の脳深部刺激は、実質的な運動効果をもたらす可能性がありますが、望ましくない気分や認知の副作用を引き起こす可能性もあります。 利点と副作用の根底にある神経メカニズムは十分に理解されていませんが、現在の仮説は、下流の皮質ネットワーク内の潜在的に測定可能であるが現在未定義の効果に集中しています. 現在のツールの制限により、DBS が埋め込まれた人間のネットワーク接続を直接的かつ動的に評価する試みが妨げられています。 PET には必要な時間分解能がありませんが、fMRI は DBS が埋め込まれた患者にとって最適でも安全でもありません。 この提案では、これらの重大な制限を克服するために、研究者は高密度拡散光トモグラフィー (HD-DOT) メソッドを適用して、STN DBS が PD 患者の皮質機能ネットワークと行動をどのように調節するかを調査します。 HD-DOT は、機能的近赤外分光法 (fNIRS) 測定のコレクションを使用し、放射線被ばくの懸念がなく、DBS の電気/金属アーティファクト、禁忌、または安全性の懸念もありません。 ただし、一般的なfNIRSシステムは、解剖学的特異性の低下、頭皮信号とのクロストークによる信頼性の低い画質、貧弱な空間分解能、限られた視野、不安定な点広がり関数、および不均一な空間カバレッジにつながる通常まばらな測定分布によって大きく妨げられています。 HD-DOT は、密にオーバーラップする測定と解剖学的頭部モデルをサポートする高密度インターレース ソースおよび検出器イメージング アレイを使用することで、これらの問題を解決します。これにより、空間分解能が高くなり、点広がり関数が安定し、頭皮信号からの脳信号の分離が大幅に改善されます。 研究者らは、HD-DOT が fMRI に匹敵する時間的および空間的解像度で皮質の外側 ~1cm の皮質静止状態ネットワーク (RSN) 内および皮質静止状態ネットワーク (RSN) 間の機能的結合 (FC) を正確にマッピングすることを実証しました。 提案された研究の有効性と実現可能性を直接確立する、古いコントロールと STN DBS 患者の予備データが提供されます。

fMRI を使用した PD (DBS なし) における FC の最近の包括的な評価では、視覚、体性運動、聴覚、視床、および小脳ネットワークにおけるネットワーク内 FC の減少と、主に皮質 RSN (体性運動、感覚および連合) を含むネットワーク間 FC の減少が見られました。そのうち、PDの認知機能障害および運動機能障害と相関していました。 特に、線条体 RSN は異常ではありませんでした。 これらのデータは、PD が局所皮質下神経病理学のはるか下流で、行動的に意味のある方法で皮質ネットワークの相互関係に影響を与えることを示唆しています。 STN DBS は、動きと認知をサポートするこれらの動的な皮質ネットワーク内のノードとして機能する下流の皮質領域の活動を変更することが知られています。 したがって、皮質ネットワーク FC は、運動および非運動行動に対する STN DBS の影響を仲介する上で重要な役割を果たす可能性があります。 STN 領域の複雑な機能組織のために、刺激接触の位置がこれらの下流効果をさらに調節する可能性があります。

研究手順には、運動および認知テスト、アンケート、HD-DOT スキャン、および MRI スキャンが含まれます。

研究者らは、HD-DOT を使用して、STN DBS が下流の皮質ネットワーク FC にどのように影響するかを調査することを提案しています。

この情報は、DBS のより効率的な臨床的最適化につながり、より侵襲性の低い神経調節のための潜在的な皮質標的を特定し、将来のより複雑な実験的操作の基礎を築き、上流の焦点電気に対する STN DBS 誘発皮質ネットワーク応答の全範囲を決定する可能性があります。摂動、機能的ネットワークの可塑性の基本的な特性を明らかにします。

調査の概要

詳細な説明

研究手順には、運動および認知テスト、アンケート、HD-DOT スキャン、および MRI スキャンが含まれます。

研究プロトコルの目的 この情報は、DBS のより効率的な臨床最適化につながり、侵襲性の低い神経調節のための潜在的な皮質標的を特定し、STN DBS 誘発皮質ネットワーク応答の全範囲を決定するための将来のより複雑な実験的操作の基礎を築く可能性があります。機能的ネットワークの可塑性の基本的な特性を明らかにする、上流の局所的な電気的摂動。

この研究の理論的根拠 パーキンソン病 (PD) における視床下核 (STN DBS) の脳深部刺激は、実質的な運動上の利益をもたらす可能性がありますが、望ましくない気分や認知の副作用も引き起こす可能性があります。 利点と副作用の根底にある神経メカニズムは十分に理解されていませんが、現在の仮説は、下流の皮質ネットワーク内の潜在的に測定可能であるが現在未定義の効果に集中しています. 現在のツールの制限により、DBS が埋め込まれた人間のネットワーク接続を直接的かつ動的に評価する試みが妨げられています。 PET には必要な時間分解能がありませんが、fMRI は DBS が埋め込まれた患者にとって最適でも安全でもありません。 この提案では、これらの重大な制限を克服するために、研究者は高密度拡散光トモグラフィー (HD-DOT) メソッドを適用して、STN DBS が PD 患者の皮質機能ネットワークと行動をどのように調節するかを調査します。

研究の目的 主な目的

  1. fMRI と HD-DOT を使用して術前 PD の皮質 FC 異常を判断します。 研究者は、PD グループが体性運動、聴覚および視覚 RSN のコントロールと比較してネットワーク内 FC を減少させ、Gratton らを複製するネットワーク間 FC を減少させることを期待しています。 fMRI は、皮質 FC の HD-DOT のグループ内およびグループ間検証を提供し、皮質と皮質下/小脳 RSN との関係の評価も可能にします。

    副次的な目的

  2. HD-DOT を使用した皮質 FC に対する STN DBS の影響を判断する。 Aim 1 の PD 患者が STN DBS 手術と臨床的最適化を受けた後、患者は HD-DOT を使用して ON および OFF STN DBS 状態で二重盲検および平衡方式でスキャンされます。 研究者は、STN DBS が目的 1 で異常と特定されたネットワーク内およびネットワーク間で FC を変更すると仮定しています。研究者はまた、手術前と手術後の (OFF DBS) HD-DOT スキャンを比較して、FC に対する時間/手術の影響を理解します。
  3. 皮質 FC の STN DBS 誘発変化が DBS 接触の解剖学的位置にどのように関連するかを判断します。 多重比較を制御する 3D 統計マッピング手法が Aim 2 データに適用されます。 研究者らは、STN DBS によって誘発される FC の変化は、刺激接触の位置に関連し、体性運動 FC のより大きな変化に関連する背側の接触が多くなり、前頭頭頂 FC の大きな変化に関連する腹側の接触が多いという仮説を立てています。
  4. 皮質 FC の STN DBS 誘発変化が行動の変化にどのように関連しているかを判断する。 PD患者は、ONおよびOFF STN DBS状態で運動、認知、および気分のテストを実行します。 研究者は、DBS に対する運動反応が体性運動 FC の変化に関連し、認知反応が前頭頭頂 FC の変化に関連しているという仮説を検証します。

研究デザインの概要またはデザインの概要 MRI、fMRI、HD-DOT、運動、および認知測定は、パイロット グループ、PD 患者、およびコントロールから取得されます。 MRI/fMRI は、パイロット グループ、コントロール、および手術前の PD 患者で収集されます。 HD-DOT は、すべてのタイムポイント (パイロット グループ、コントロール、手術前および手術後の PD) ですべての被験者について収集されます。

被験者の選択と離脱 治験責任医師は、被験者内およびグループ間の研究デザインを使用します。 私たちのターゲット データセットは、検出力の推定値と実現可能性の制約に基づいて、STN DBS と 30 の年齢と性別に相当するコントロールを持つ 60 人の PD 患者です。 特定の状況下では、治験責任医師または NIH が、この研究への患者の参加を計画よりも早く終了することを決定する場合があります。 これは、理由がなくても、PI の判断で、患者の状態が悪化したため、患者が妊娠したため、調査研究への資金提供が終了したため、またはスポンサーは研究を中止することを決定しました。

被験者募集計画と同意プロセス 登録プロセスは各グループで非常に似ています。 参加者グループは、パイロット グループ、コントロール グループ、STN DBS PD 手術前グループ、STN DBS PD 手術後グループの 4 つです。 研究集団は、60 人の STN DBS PD、30 人のコントロール参加者、および 10 人のパイロット グループ参加者で構成されています。

* DBS 参加者は、STN DBS PD Pre-Op グループと Post-OP グループの両方に参加することも、どちらか一方に参加することもできます。

研究者が PD 患者を術前に募集したり、手術前から術後まで患者を研究に留めておくのに予想外の困難がある場合、研究者は術後のみ追加の STN DBS 被験者を募集することができます。 これらの被験者の場合、手術前の MRI が利用できない場合でも、研究者は、アトラス ベースのライト モデルを適応させて被験者固有の感度プロファイルを生成することにより、HD-DOT データを分析することができます。 アトラスベースのライトモデルは、内部構造の違いによるエラーを引き起こす可能性がありますが、研究者はこれらが 5mm 未満であることを発見しました。

無作為化方法とブラインド データ収集は、DBS 刺激装置がオンまたはオフのときに行われます。 状態は、患者間で釣り合いの取れた順序で発生します。 DBS 患者と Dr. Ushe は、データ収集中に DBS 刺激装置がオンになっている状態を認識できません。 訓練を受けたスタッフ メンバーは、カウンター バランス スキームに従って DBS 刺激装置をオンおよびオフにします。

リスクと利点 HD-DOT イメージング: HD-DOT では、頭皮の皮膚にオプトード (光ファイバー) を配置する必要があります。 測定に使用される発光ダイオードは、非常に低電力です。 脳の血行動態を監視するために使用される強度は、晴れた日の屋外の散歩中に脳が受ける光の量よりもかなり少ないため、無害であると考えられています. これまでのところ、危険は観察されていません。 重要なことに、患者が不快な場合、または緊急事態が発生した場合、患者は自由にイメージング キャップからの休憩を要求したり、実験を一時停止または停止したりできます。 研究中、患者は常に治験責任医師と連絡を取り合う。

可能性が高い: 近赤外線イメージングに関連する既知のリスクはありませんが、患者は疲労、短期間の筋骨格の不快感 (こわばり)、または長時間頭を動かさずに繰り返し作業を行うことによる退屈を経験する可能性があります。

可能性が低い: イメージング キャップはあごひもでしっかりと固定されています。 場合によっては、ストラップが顎に不快に押し付けられたり、ぴったりとフィットするキャップが患者の頭を熱くすることがあります。 このような状況が発生した場合は、キャップを再調整して快適性を向上させることができます。

まれ: 発生する可能性は低いですが、オプトード (光源と検出器) の先端が頭皮を不快に圧迫したりこすったりすることがあります。 オプトードがまったく痛みを伴うようになった場合、患者はすぐに治験責任医師に通知することができ、セッションは終了します。

MRI イメージング: 参加者がパイロット グループ、コントロール グループ、または手術前グループに属している場合、患者は MRI を受けます。 パイロット グループのすべての参加者がスキャンされるわけではない可能性があります。これは、スキャンされる参加者の数が MRI イメージング プロトコルのテストに必要なスキャン数に制限されるためです。 記入済みの MRI 安全フォームを確認することにより、患者が MRI スキャンを行うことが安全であるかどうかが判断されます。 MRIは強い磁場と弱い電波を使用します。 これらの大きさと被ばく期間は、MRI の標準的な臨床使用で放射線科医が使用するものと同様です。 これらの曝露は非常に安全であると考えられており、現在、一生のうちに受ける可能性のある MRI 検査の回数に制限はありません。 もちろん、未知のリスクが存在する可能性はあります。

患者が閉鎖空間にいることを好まない場合 (「閉所恐怖症」)、患者は MRI スキャナー内で不快になることがあります。 手術中、患者はスピーカーシステムを通じてMRIスタッフと話すことができます。 患者はいつでもスキャンを停止するようスタッフに伝えることができます。 治験責任医師はまた、模擬(実習用)MRIスキャナーでスキャンを実行する前に、MRIスキャナーに慣れる機会を患者に提供します.

MRIスキャナーは大きなハンマーノイズを発生させ、非常に少数の患者に難聴を引き起こしました. このリスクを軽減するために、患者には耳栓が与えられます。

重度のやけどの恐れがあります。

患者がペースメーカー、骨のハードウェア、または子宮内に配置されたデバイスなどのデバイスを持っている場合、追加のリスクがある可能性があります. 調査官は、患者が持っている可能性のあるデバイスを確認し、これらのリスクについてスタッフに通知します。 一般に、これらのリスクは次のとおりです。

  • デバイスの加熱または移動
  • デバイスの誤動作
  • デバイスを取り囲む組織への損傷。

患者が外科的に配置された金属物体または心不整脈の病歴がある場合、これらは既知のリスクであるため、患者は参加できません。 これらの問題は、最初の訪問の前に対処されます。

可能性: MRI スキャナに約 90 分間横になると、じっと横になろうとすると身体的な不快感が生じる可能性があります。 仰向けに寝転ぶと筋肉痛になる人もいます。 これは、必要に応じて圧力ポイントと膝の下にクッションを提供することで最小限に抑えられます.

可能性が低い: なし まれ: なし

前述のように、患者がこの研究の一環として MRI を受けることを妨げる特定の基準があります。 患者が体内に金属製の物体を持っている場合、または研究に参加する不整脈の病歴がある場合、これらは既知のリスクであるため、許可されません。 さらに、以下の条件により、参加者は以下のいずれかを有するために研究から除外されます:

  • 取り外しできない頭、肩、または首の部分のピアス。
  • 頭、肩、または首の領域の入れ墨 (アイライナーおよび/またはリップライナーなどの化粧品の入れ墨を含む);
  • 90 分間取り外すことができないインスリン ポンプや連続血糖測定器などの医療機器。
  • ブレースのフルセット (上と下)。

スポーツウェアなどの多くの衣料品には金属が含まれているため、追加の安全対策として、MRI の前に研究スタッフが患者に使い捨てのガウンとズボンに着替えるように依頼します。 患者には、MRI 安全な衣服に着替えるためのプライベート エリアと、MRI 後に衣服に着替えるためのプライベート エリアが提供されます。

投薬を中止した状態:PD対象は、研究日の前夜、投薬を中止する。 これは、ON DBS 状態であっても、参加者が経験する運動症状を増加させます。

可能性が高い: 夜間に投薬を中止するリスクには、こわばり、震え、動きの鈍さ、および/または不均衡などの PD 症状の増加が含まれます。

可能性が低い: 患者は、発話困難、単語検索の困難、一般的な不快感または不安感、および/または気分の変化を経験する可能性があります。

レア: なし

DBS 設定の変更: DBS 患者は刺激装置をオフまたはオンにします。 オン状態は、臨床ケアに通常使用される設定になります。 したがって、リスクはオフ状態と実際の状態の切り替えにのみ関連し、通常はオン状態には関連しません。 オフまたはオン/オフの切り替えで一般的に経験される副作用は、いずれも危険ではなく、永続的でもなく、刺激装置の設定を変更する以外の介入も必要ありません。

可能性: オフの状態では、患者は運動症状が大幅に増加する可能性があります。

可能性は低い: 刺激装置の状態を変更すると、患者は一時的な感覚、動き、発話困難、一般的な不快感または不安感、筋肉のけいれん、かすみ目、まぶたの閉鎖、しびれ、うずき、または気分の変化を経験することがあります。

レア: なし

-妊娠可能な女性:この研究を開始する前に妊娠検査を受けるよう求められます。 女性は効果的な避妊法を使用し、この研究に参加している間は妊娠しないようにしなければなりません。 女性が妊娠した場合、胎児への未知のリスク、または研究者が予期していなかった胎児へのリスクが存在する可能性があります。 研究中の治療には長期的な影響があり、胎児に害を及ぼすリスクが高まる可能性があります。 研究中に避妊法が失敗した場合、患者は医師に伝えなければなりません。 患者が、この調査研究に参加している間に参加者が妊娠したと信じている、または知っている場合、患者はこの文書の上部に記載されている調査チームのメンバーにできるだけ早く連絡するよう求められます。

妊娠している場合、患者はこの研究に参加できません。 患者が妊娠する可能性がある場合、研究者は参加者を研究関連の放射線にさらす前に妊娠検査を行います。 過去 14 日間の妊娠検査は信頼できないため、患者は過去 14 日間に妊娠したかどうかを私たちに報告する必要があります。

患者が性的に活発な男性である場合、この研究への参加中にパートナーが妊娠しないことが重要です。 胎児への未知のリスクや、研究者が予期していなかったリスクが存在する可能性があります。 参加者とそのパートナーは、この研究に参加するために避妊を使用することに同意する必要があります。 患者がこの研究に参加している間にパートナーが妊娠したと信じている、または知っている場合は、この文書の上部に記載されている研究チームのメンバーにできるだけ早く連絡するよう求められます.

機密保持の侵害: この研究に参加するリスクの 1 つは、患者に関する機密情報が誤って開示される可能性があることです。 調査員は、患者に関する情報を安全に保つために最善の努力を払います。

被験者の早期離脱 特定の状況下では、治験責任医師または NIH が、予定よりも早くこの研究への患者の参加を終了することを決定する場合があります。 これは、理由がなくても、患者が継続することが安全でないとPIが判断した場合、状態が悪化したため、患者が妊娠したため、研究研究への資金提供が終了したため、またはスポンサーが研究を中止することを決定しました。

被験者を中止する時期と方法 患者が DBS 状態で、または投薬中止後にあまりにも不快である場合、患者は研究から中止されます。 研究のこの側面を監督するために、Ushe博士または訓練を受けたスタッフがすべての研究日中に出席します。

試験手順 適格性のスクリーニング 4 つのグループすべての参加者は、試験の適格性を判断するために、包含/除外スクリーニング フォームを使用してスクリーニングされます。

測定スケジュール 認知測定: 特徴付けとスクリーニングの目的で、PD 患者は手術前および手術後に検査され、コントロールはモントリオール認知評価 (MoCA; 軽度認知機能障害の簡単なスクリーニング器具、スコア < 22 は除外されます。 参加者の安全性を高め、COVID 19 によるテスト環境で過ごす時間を最小限に抑えるために、MoCA 電話または仮想バージョン (両方とも検証済み) は、テストを完了するために必要な機器を持っている潜在的な参加者に、テストの 24 ~ 72 時間前に管理されます。修学旅行。 将来の研究で使用できる共通のテスト バッテリーの確立を開始するために、研究者は 3 ~ 85 歳に適した NIH ツールボックス テストのサブセットを実行するため、現在および将来の年齢範囲 (50 ~ 75) で機能します。将来、参加者をさらに追跡する必要があります。 このツールボックスの目標は、認知の「共通通貨」を提供することです。これを使用して、研究間で比較し、神経学的および行動機能を経時的に監視できます。 NIH ツールボックスからタスクを追加するという私たちの決定は、今後のテストでいくつかの共通点を確立し、典型的な多次元臨床神経心理学的テストで可能なよりも具体的な認知コンポーネントを特定したいという願望によって動機付けられました。 このツールの使用を容易にするために使用できる、WU に拠点を置く NIH Cognitive Toolbox に関する重要なローカル専門知識があります。 選択されたタスクは次のとおりです。1) 画像語彙テスト。参加者が完了するには、受容的な語彙を測定します (4 分)。 正確さは、言語 IQ ドメインに貢献します。 2) ピクチャ シーケンス メモリ テスト。エピソード記憶を評価し、7 分かかります。 精度の割合はメモリ ドメインに影響します。 3) フランカー抑制制御および注意テスト;注意と抑制制御 (3 分) を測定します。 正確さは実行機能ドメインに貢献します。 4)次元変化カードソート試験;認知の柔軟性を測定します (4 分)。 スイッチおよび非スイッチ試験の精度は、実行機能ドメインに貢献します。 5) リストソート作業記憶テスト;作業記憶を評価し、視覚的および口頭で提示された刺激のシーケンスを必要とします。 正確さは実行機能ドメインに貢献します。 6) 口頭認識テスト;参加者は、推定 IQ を提供する簡単な読書テストを実行するように要求されます。 7) 情報探索タスク。このタスクでは、個人がリスクに関する入手可能な情報に基づいて、コインのスタックの写真から選択する必要があります。 パフォーマンスは、個人のリスク許容度と情報を重視する傾向を反映しています。 これらのデータは、グループおよびサブグループ全体の全体的な認知レベルの類似性を確保するために使用され、特定の分析から共変する場合があります。 各スキャンブロックの後、被験者はフランカー抑制制御および注意テスト、リストソート作業記憶テスト、次元変化カードソートテスト、および情報探索タスクを実行します。 これらの認知制御プロセスに対する STN DBS の効果は、他のグループによって調査および再現されています。

気分測定: 被験者には、老年うつ病評価尺度 (GDRS; うつ病の症状を評価するアンケート) およびスピルバーガー特性不安測定器 (STAI; 生涯不安症状に関するアンケート) が与えられます。 研究者は、STN DBS の以前の研究でこれらの手段を使用しました。 PD患者は、手術前および手術後にこれらのアンケートに記入します。コントロールは、登録時にアンケートに記入します。 各画像検査セッション中に、被験者は、自己報告された覚醒と気分価を評価するビジュアル アナログ スケール (VAS) を実行します。 このテストは簡潔で、反復可能で、機密性が高く、検証済みです。 VAS データは、気分価と覚醒の全体的な変化に対する刺激の場所の影響、およびこれらの変化の方向を決定するために使用されます。 調査員は、以前の PD および STN DBS 研究でこれらの方法をうまく使用しました。

画像取得: MRI/fMRI 画像: MRI スキャンは、コントロールおよび手術前の PD 患者に対して実行されます。 これらの画像は 3T Siemens PRISMA で収集され、以下が含まれます: (i) 3D MPRAGE (T1) シーケンス (TR=2500 ms、TI=1070 ms、TE=2.9 ms、FA=8°、1.0 mm3 ボクセル、*6 :09-8:42 分); (ii) T2 強調シーケンス (TR=3200 ms、TE=564 ms、1.0 mm3 ボクセル、*4:42-6:51 分); (iii) タスクと rs-fcMRI の両方の BOLD 増感 fMRI (TR=1230 ms、TE=33 ms、2.4 mm3 ボクセル、11:10 分)、および (iv) 非対称スピン エコー (ASE) フィールド マップ (TR =6470 ms、TE=60 ms、2.4 mm3 ボクセル、0:26 分)、(v) 時間が許せば、b1500 と b3000 の両方で 99 方向 DWI を 2 セット (TR=3500 ms、TE=83 ms、2.0 mm3 ボクセル、6:14 分) 接触位置の特定に役立つ患者の皮質下の解剖学的構造をより正確に特定できるためです。 T1 および T2 スキャンでは、短い 3D エコー プラナー イメージング ボリューム ナビゲーターが長い 3D シーケンスに埋め込まれ、結果のイメージ ボリュームが登録されて、500 ミリ秒未満のコストでスキャナー内の対象の位置の推定値が提供されます。コントラストが 1% 変化し、強度が ~3% 変化します。 最小取得時間と最大取得時間が提供されます。実際の時間は、必要なモーション補正の量によって異なります。

HD-DOT イメージング: 当社の HD-DOT 計測器は、STN DBS によって変調されると予想される運動皮質内およびその周辺の追加領域を直接ターゲットとするために、視野を拡張するための柔軟なインフラストラクチャを提供します。 研究者は最近、3 つの大きな FOV HD-DOT システムのうち 2 つを 128 の光源と 128 の検出器に拡張しました。 調査員は、この DBS プロジェクトをこれらの 128x128 システムのいずれかに移動します。 ヘッドのキャップを見つけるには、自動化された測光アプローチを使用して、オプトード アレイのフィデューシャルとヘッドの間の距離を測定します。 10/20 国際システムに基づく解剖学的ランドマーク (nasion、inion、pre-auricular points、および Cz を含む) が基準に使用されます。 キャップ全体で適切なオプトード結合を確保するために、ディスプレイには、各オプトードの平均光レベルと、各光源と検出器のペアのノイズ レベルがリアルタイムで表示されます。 いずれかのメトリックが不十分な場合 (光レベルが平均値の 1% 未満、またはノイズ レベルが 7.5% カットオフを超えるオプトード)、ファイバーのターゲットを絞った個々のフィッティングを使用して、データの忠実度を向上させます。 測定値は、頭皮から 2 cm の深さ (皮質に 1 cm を超える) まで取得され、滑らかな感度プロファイルが得られます。 被験者の頭部における光伝搬の正確なモデルを生成するには、頭部の形状と内部構造、および光源と検出器の配置を推定する必要があります。 特定の被験者の HD-DOT 感度は、被験者の MRI から得られた頭部解剖学を使用してモデル化されます。 T1 と T2 は、頭皮 (および軟部組織)、頭蓋骨、脳脊髄液 (CSF)、灰白質、および白質の 5 つの推定組織領域に頭部をセグメント化するために使用され、それぞれが独自の光学特性を持っています。 FreeSurfer を使用して最初のセグメンテーションを実行し、それを改良して拡張し、社内のカスタム プログラムで頭皮と頭蓋骨を含めます。 次に、NIRVIEW を使用して、セグメント化されたボリュームから高密度の四面体メッシュ (平均ノード間距離 1.5 mm) が生成されます。 有限要素モデリング (FEM) のソースと検出器の位置は、スプリング緩和アプローチに続いてヘッドに配置されます。 NIRFAST ツールボックスを使用して、被験者の解剖学的空間内の放射輸送方程式の拡散近似に対する有限要素解が生成されます。 この解は、表面で測定された光レベルの変化を、ボリューム全体のノードでの吸収の局所的な変化に関連付ける感度マトリックスを生成します。 次に、感度マトリックスが再サンプリングされ、等方性の 2 mm ボクセル空間に補間され、空間依存正則化で反転されます。 キャップ配置調査員の相対的な位置のエラーを軽減するために、映画タスクからの誘発応答を機能ローカライザーとして使用して、キャップの頭への登録を最適化します。

タスク: (fMRI および HD-DOT) 視覚刺激: 50% 灰色の背景に放射状、反転 (10 Hz)、対数白黒グリッド (10 Hz 反転) を使用したちらつきチェッカーボード刺激。 実行は、8 分間続く 10 ブロックで構成されます。 聴覚刺激: 聴覚皮質を活性化する言語パラダイム。 単語 (短い単純な名詞) は、4 分間持続する 6 つのブロックで構成されるランで提示されます。 ムービー: 10 分間のムービー クリップを視聴しながら、すべての被験者が撮像されます。 低レベルの視覚および聴覚処理は、聴覚および視覚皮質のマッピングに使用され、音声と身体の高レベル処理は、より具体的な機能を使用してマッピングされます。 これらは、各サブジェクト内で追加の機能ローカリゼーションを提供します。 コマーシャル映画は、被験者が簡単に順守し、動きを減らし、複数の脳機能を並行してマッピングできるため、脳機能をマッピングするための魅力的な戦略を提供し、fMRI で使用される標準化された刺激および安静パラダイムに対して検証されています。 安静状態: 10 分間の 3 回の実行は、目を開いた状態で取得され、安静時に画面中央の十字に固定されます。

安全性と有害事象および安全性とコンプライアンスの監視 PI と共同研究者は、治験実施計画書の順守、データ収集、および有害事象について研究を監視します。 データの見直しと安全監視は、半年ごとに実施されます。 さらに、データと研究の監視は、地元の治験審査委員会で毎年実施されます。

私たちのプランには次の機能が含まれていますが、これらに限定されません。

  1. 有害事象のレビュー: 参加者および/またはデータと接触するすべての担当者は、有害事象を特定する準備ができており、その発生を主治医に直ちに報告するように指示されています。
  2. 重大な有害事象の報告: 重大な有害事象が発生する可能性は低い場合、主任研究者は、関連する職員と協力して、ワシントン大学医療センターの指定に従って、その事象を人間研究保護局に報告するための適切な措置を講じます。 HRPO。
  3. 研究を中止するための基準: 研究を中止することを正当化する状況は予想されません。 ただし、参加者の安全を損なうような状況が発生した場合は、適切な保護措置により研究の継続が許可されるまで研究を中断する主任研究員に報告されます。
  4. 研究を監視する有資格者: 主任研究者および共同研究者は、この研究分野の経験があり、研究を監視する資格があります。

有害事象の定義 治験実施計画書は、有害事象の IRB によって設定された確立されたガイドラインに従います。

有害事象のデータ収集手順 有害事象のデータ収集手順は、確立された IRB ガイドラインに従います。

報告手順 報告手順は、確立された IRB ガイドラインに従います。

有害事象の報告期間 報告手順は、確立された IRB のガイドラインに従います。

研究後の有害事象の報告 研究後の有害事象は、確立された IRB ガイドラインに従います。

分析: 臨床、行動、派生画像データは、品質管理がチェックされ、安全な REDCap データベースに二重入力されます。 研究者は、グループの違いと DBS によって誘発される効果のメディエーターとしてセックスを調査しますが、これらの効果は具体的には仮説が立てられていません。 すべての統計検定は有意水準 0.05 の両側検定で、SAS 9.4 (SAS、Cary、NC) および R を使用して実行されます。データが特定の分析戦略に必要な仮定を確実に満たすように注意が払われます。 必要な仮定に違反すると、調査員はデータ変換の使用を調査し、場合によってはセミパラメトリック分析またはノンパラメトリック分析を実行します。 目的ごとに予定されている分析は以下のとおりです。 集合的に、これらの分析は、皮質機能ネットワークの STN DBS 誘発変調と、行動の STN DBS 誘発変化との関係を定義します。

統計的手法 3D Statistical Analysis (3D Stat): 私たちのチームのメンバーによって開発された 3D Stat は、接触位置 (ovid から派生) と RSN との関係に関する仮説を検証するために使用されます。 各従属尺度 (例えば、RSN 相関強度、運動症状、認知機能の変化) について、4 つの統計マップが生成されます。1) マップの各ボクセルにデータを提供した刺激された接触の数を示す N 画像、つまり 1.3 mm 以内。 N < 6 のボクセルは、以降のマッピング ステップには含まれません。 2) 加重平均画像。被験者全体の従属尺度の加重平均を含み、接触が近いほど加重が高くなります。 3) 各ボクセルの従属測定値をゼロと比較する単一サンプル t 検定から派生した加重 t 値を表す t 画像。 4) 各ボクセルでの t 検定の p 値を含む p 画像 (例については図 16 を参照)。 この方法でテストされたボクセルの数を考えると、タイプ 1 エラーとサンプル バイアスの多重比較補正が必要です。 各 DBS 連絡先の解剖学的位置が従属変数に大きく寄与しているかどうかをテストするために、研究者は順列テストを使用します。 メジャーごとに、p 画像内の重要なボクセルの範囲と振幅を反映する要約スコアが生成されます。 この要約スコアは、同様に生成された 1000 個の要約スコアと比較されますが、アクティブな接触位置と従属変数のランダムに選択された組み合わせから生成されます。 調査員は、DBS 位置が従属変数に大きく寄与していることを示すために、p 値 ≤ 0.05 (つまり、1000 のランダムなデータ順列の上位 50 に入る要約スコア) を検討します。

.手順を非盲検化 HD-DOT データ収集スタッフと患者は、手術後のグループのデータ収集中に DBS 状態に盲目になります。 生データ分析が完了した後、分析に関与するスタッフは、次のレベルの分析を実行できるように、各被験者の DBS 条件の盲検を解除されます。

機密性とセキュリティ 機密性は、適用される州法および連邦法に従って維持されます。 被験者のデータは、個人の身元を保護するために数値でコード化されます。 プレゼンテーションや出版物では識別子は使用されません。 すべてのデータは、施錠されたキャビネット、または PIX ファイアウォールによって保護されたプライベート ネットワーク内のコンピューターに保存されます。リモート アクセスは、HIPAA ガイドラインに従って仮想プライベート ネットワーク接続を介してのみ許可されます。 患者には、参加前にすべてのリスクが通知されます。 被験者には、いつでも参加を中止するオプションがあること、研究に参加しないという選択肢があること、およびこれが患者の医療に影響を与えないことが伝えられます。 保険料はかかりません。 ヒトを対象とする研究の設計または実施に関与するすべての主要な担当者は、このプロジェクトの資金提供に先立って、ヒトの研究参加者の保護および HIPAA ガイドラインに関する必要な教育を受けます。 同意は、実験が行われる部屋のプライベートな環境で取得されます。

資金源と利益相反 米国国立衛生研究所 (NIH)

出版計画 出版物は、データの収集と分析が完了したら、おそらく 2024 年の秋に準備されます。

研究の種類

介入

入学 (実際)

49

段階

  • 適用できない

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

研究場所

    • Missouri
      • St Louis、Missouri、アメリカ、63110
        • Washington University School of Medicine

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

25年~75年 (大人、高齢者)

健康ボランティアの受け入れ

はい

説明

包含基準:

  • パイロット グループ: 最大 10 人のパイロット グループの一部として登録する参加者は、DBS グループの年齢と性別の分布を一致させることを除いて、コントロール グループと同じ選択基準に従います。 パイロット参加者は、臨床的に明確な PD の基準を満たさない 20 歳から 75 歳までの男性または女性です。
  • コントロール グループ: コントロール グループの一部として登録する参加者は、DBS グループの年齢と性別の分布と一致します。 コントロール参加者は、臨床的に明確なPDの基準を満たさない50〜75歳の男性または女性になります。
  • 手術前 DBS グループ: 両側 STN DBS 手術について臨床的に同意された PD の参加者は、WUSM の運動障害クリニック内の DBS プログラムから募集されます。 手術前の STN DBS 患者は、臨床的に明確な PD の基準を満たす 50 ~ 75 歳の男性または女性です。
  • 術後DBSグループ:両側STN DBS手術を受けたPDの参加者は、臨床的に明確なPDの基準を満たす50〜75歳の男性または女性になります。

除外基準:

  • パイロットグループ: 除外には、重大な過去または現在の神経学的または精神医学的診断、または検査を妨げる可能性のあるその他の状態が含まれます (例: 重度の視覚障害、英語を話さない、読み書きができないなど)および MRI の禁忌。
  • 対照群: 除外には、過去または現在の重要な神経学的または精神医学的診断、または検査を妨げる可能性のあるその他の状態が含まれます (例: 重度の視覚障害、英語を話さない、読み書きができないなど)および MRI の禁忌。
  • 術前 DBS グループ: 患者は、認知症を含む神経学的および精神医学的併存疾患の臨床スクリーニングにすでに合格しています。 この潜在的な被験者のグループから、手術前にMRIの禁忌がある人、投薬やDBSの状態に耐えられない人、またはテストを妨げる可能性のあるその他の状態(例: 重度の視覚障害、英語が話せない、読み書きができないなど)。
  • 手術後の DBS グループ: 患者は、認知症を含む神経学的および精神医学的併存疾患の臨床スクリーニングにすでに合格しています。 この潜在的な対象者のグループから、手術前に MRI が禁忌である、臨床的に決定された認知症が手術後に現れる、手術の重大な合併症 (例: 脳卒中など)、投薬や DBS 状態に耐えられない、または検査を妨げる可能性のあるその他の状態(例: 重度の視覚障害、英語が話せない、読み書きができないなど)。

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

研究はどのように設計されていますか?

デザインの詳細

  • 主な目的:基礎科学
  • 割り当て:なし
  • 介入モデル:単一グループの割り当て
  • マスキング:なし(オープンラベル)

武器と介入

参加者グループ / アーム
介入・治療
実験的:術後グループ
STN DBS: PD および DBS STN が埋め込まれた被験者はスキャンされ、DBS のオンとオフでテストされます
DBS STNのPD患者はスキャンされ、DBSのオンとオフでテストされます

この研究は何を測定していますか?

主要な結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
機能的接続対策
時間枠:対策は、この 5 年間の研究の終わりに完全に利用可能になります
HD-DOT から得られた特定の機能ネットワーク (体性運動、視覚、聴覚、前頭頭頂) の平均相関値。
対策は、この 5 年間の研究の終わりに完全に利用可能になります

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

捜査官

  • 主任研究者:Tamara G Hershey、Washington University Medical School

研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始 (実際)

2021年4月23日

一次修了 (実際)

2025年4月1日

研究の完了 (実際)

2025年4月1日

試験登録日

最初に提出

2021年6月4日

QC基準を満たした最初の提出物

2021年6月4日

最初の投稿 (実際)

2021年6月10日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (推定)

2025年12月18日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2025年12月16日

最終確認日

2025年12月1日

詳しくは

本研究に関する用語

その他の研究ID番号

  • 201908154
  • 1R01NS109487-01A1 (米国 NIH グラント/契約)

医薬品およびデバイス情報、研究文書

米国FDA規制医薬品の研究

いいえ

米国FDA規制機器製品の研究

はい

米国で製造され、米国から輸出された製品。

はい

この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。

購読する