Brainmap-DBS研究：深部脳刺激のための7-TESLA MRIおよび磁気敵を使用した脳ネットワーク分析 (BRAINMAP-DBS)

パーキンソン病と本質的な振戦の深い脳刺激（DBS）の効果は、機能不全の運動脳ネットワークの調節に依存しています。 標準化されたモーター評価を使用して、平均して50％のモーター改善が達成されます。 ただし、患者の約20％が不十分な利益を示しており、30％未満の改善があります。3,4 これらの結果を改善するには、より良い電極配置とDBS電気パラメータープログラミングの選択が必要です。 これには、複雑なモーターネットワークのより高度な視覚化が必要です。解剖学的（7-Tesla MRI）と機能（MEG）の両方。11,12,13 現在のDBS移植は、1.5または3テスラMRスキャンに基づいています。 ただし、これらのスキャンの解像度は、脳ネットワークを視覚化するのに十分ではなく、小さな（コーヒー豆のサイズ）脳核内のモーターパーツでの正確な電極の配置を防ぎます。 7-Tesla MRIガイド電極の配置に加えて、プログラミングはMEGを適用することにより皮質運動領域に影響を与えることに向けられ、機能不全のネットワーク活動が全体的に減少します。これにより、DBSは、すべての人のための「1つの脳」モデルの代わりに、患者固有のものになり、自分の脳ネットワークに焦点を当てます。

7-TESLA MRIおよびMEGを使用した脳ネットワーク分析は、グループによってすでに開発され、（5つの）研究で報告された7-TESLA MRIおよびMEGプロトコルを適用します。6,7,8,9,10が適用されます。 これらの研究では、DBSを受けたパーキンソン病患者の7-TESLA MRIとMEGを使用した脳ネットワークの歪みのない視覚化を示し、運動機能の改善を少なくとも10％増加させる可能性がありました。 T2と拡散重み付きMRIを組み合わせて生成される7-TESLA MRIネットワーク分析は、脳核の（色付きの）下位区分と関連する皮質投射を示しています。 MEG録音から生成されたMEGネットワ​​ーク分析は、4つの個別の電極接触のそれぞれの影響を受け（活動の増加または減少、異なる色になる）、皮質領域がどの皮質領域に影響されるかを示しています。 7-Tesla MRIネットワーク、MEGネットワ​​ーク、CTスキャンの共同登録は、正確な電極の局在化のために実行されます。 結果は、どのサブディビジョンがDBS電極接触が配置されているか（配置）を示します。 電極接触の臨床試験スコアは、ネットワーク分析と相関します（回帰分析）。 ネットワーク分析全体がMRIに統合されるため、個々の分析とグループ分析の両方（複数の患者のネットワークの共同登録）の両方が可能です。また、可変自動エンコーダーのアプリケーションも可能です。 7-TESLA MRIおよびMEGネットワ​​ーク分析に基づくDBSの位置とプログラミングを使用して、副作用を最小限に抑えた有益な臨床効果（振戦、ブラディキネシア、剛性の抑制）の結果を最適化します（Apathy、Speech）。

各患者の総記録には55分かかります。 8つの個別の電極接触のいずれかで9つの短い期間の片側刺激が実行され、DBS中の1つの記録がランダム化されたシーケンスで実行されます。 運動機能（振戦、ブラディキネシア、剛性、音声）に対するDBSの効果は通常即時であり、評価時間は短い（分）。 DBSの設定は、MEG録画中に臨床評価とともに一時的に調整できます。

電極の8つの接触すべてに対してこのプロセスが完了すると、ネットワーク分析が実行され、モーター脳ネットワークを（左右のみ）変調するDBS電極接触（左右）が表示されます。 患者が登録前に持っていた電極接触（DBSプログラム）が、ネットワーク分析によって決定される新しい「Brain Network Guided Program」とは異なる場合、この新しいプログラムがDBSシステムに追加されます。 新しいプログラムでは、刺激振幅を調整するためのマージンが後で調整するためにセットアップされます。 患者が研究に登録する前に患者が持っていたプログラムは、デバイス上のプログラムの1つとして保持されます。これは、新しくプログラムされた構成がより悪い臨床効果を持っている場合、患者が「エスケープオプション」として使用できます。 3か月のネットワークガイド付きDBS標準化された運動能力（UPDRS-III、Tetras）の標準化された評価は、標準的な臨床ケアの一部として実行されます。

このプロジェクトは、5人のDBS患者（患者研究者）と緊密に協力して設定されました。 彼らは、独立性をDBSの最も重要な効果として回復させることを特定しました。 彼らは、主な関心事としてDBSによる認知と気分（記憶、音声、無関心）に悪影響を与える可能性を挙げました。 議論された懸念は、プロジェクトに直接組み込まれました。

世界中のセンターはわずか7テスラMRIおよびMEGスキャンを備えているため、この知識をオープンアクセスデータベースで利用できるようにします。 可変自動エンコーダー（機械学習アルゴリズム、人工知能の種類）にネットワーク分析を適用して、生物医学工学および物理学部（AMSTERDAM UMC）の助けを借りて予測モデルを生成します。 多数の高解像度スキャンに機械学習を適用することで、ネットワークモデル（コネクトーム）の生成がDBS電極の最も最適な位置とプログラミングを示すことができます。すべてのDBSグループに直接適用可能。

実現可能性アムステルダムUMCでDBSを受けているすべての患者は、標準ケアの一環として術前の7-Tesla MRIを受けます。 これまでに実行した450の7-Tesla Mr-Scansでは、互換性のないインプラントや重度の閉所恐怖症に遭遇することはめったにありません。 すべての患者は、MRI安全アンケートとMRI金属検出器を使用してスクリーニングを受けます（強磁性材料をMRIに摂取するのを防ぎます）。 7-Tesla MRIは、痛みを引き起こさない非侵襲的な手法であり、重要なことに、電磁界はいかなる種類の既知の組織損傷をもたらさないことです。 MRシステムは、手順中に時々大きなタッピング、ノック、またはその他のノイズを行う場合があります。 スキャナーによって生成されるノイズに関連する可能性のある問題を防ぐために、耳栓が提供されます。 常に、患者は（視覚的に）監視され、インターコムシステムを使用して7-TESLA MRI技術者と通信することができます。 患者は、プッシュボタンを使用して、いつでも獲得を停止することができます（患者が継続的に保持）。

MEG録音は侵襲的であり、痛みがなく、リスクは無視できます。 文献と40人の患者の私たち自身の経験に基づいて、DBS中のMEG録音は安全な手順です。 参加者は、Location VumcにあるMegセンターに1回追加旅行します。 参加者の個々のDBSパスポートに記載されている制限内でDBS設定を変更することは、リスクのない手順です。 参加者は、MEG録音中に快適なベッドで仰pine位にいるため、容認できない運動症状を経験することは期待していません。

初めて、7-Tesla MRIとMEGネットワ​​ーク分析が大規模な将来の方法で結合されます。患者固有のネットワークガイド付きDBS電極の配置とプログラミングの導入。