The Brainmap-DBS 연구 : 깊은 뇌 자극을위한 7- 테일 라 MRI 및 자기 인 팔로 그래피를 사용한 뇌 네트워크 분석 (BRAINMAP-DBS)

파킨슨 병 및 필수 진전에 대한 깊은 뇌 자극 (DBS)의 효과는 기능 장애 운동 뇌 네트워크의 조절에 의존합니다 .1,2 표준화 된 모터 평가를 사용하여 평균 50%의 모터 개선이 달성됩니다. 그러나 환자의 약 20%가 30% 미만의 개선으로 불충분 한 혜택을 보여줍니다 .3,4 이러한 결과를 개선하려면 더 나은 전극 배치 및 DBS 전기 매개 변수 프로그래밍 선택이 필요합니다 .5 이를 통해 복잡한 모터 네트워크의 고급 시각화가 필요합니다. 해부학 적 (7-Tesla MRI) 및 기능 (MEG) .11,12,13 현재 DBS 이식은 1.5- 또는 3- 테슬라 MR 스캔을 기반으로합니다. 그러나 이러한 스캔의 해상도는 뇌 네트워크를 시각화하기에 충분하지 않아 커피 원두의 작은 (크기) 뇌 핵 내의 모터 부품에서 정확한 전극 배치를 직접 방지합니다. 7-Tesla MRI 유도 전극 배치 외에도, 프로그래밍은 MEG를 적용함으로써 대뇌 피질 모터 영역에 영향을 미치는 것으로 지정되어 기능 장애 네트워크 활동이 전반적으로 감소합니다. 따라서 DBS는 모든 사람을위한 "원-뇌"모델 대신 자신의 뇌 네트워크에 중점을 둔 환자 별이됩니다.

7-Tesla MRI 및 Meg를 사용한 뇌 네트워크 분석 7-Tesla MRI 및 MEG 프로토콜은 이미 우리 그룹이 개발하고 (5) 연구에 적용될 것입니다 .6,7,8,9,10 이 연구에서 우리는 DBS를 겪은 파킨슨 병 환자에서 7- 테일 라 MRI 및 MEG를 사용하여 뇌 네트워크의 미정 시각화를 보여 주었고, 최소 10%만큼 운동 기능의 개선을 증가시킬 수있는 잠재력을 보여 주었다. T2와 확산 가중 MRI를 결합하여 생성 된 7-Tesla MRI 네트워크 분석은 뇌 핵의 (색상) 세분을 보여줍니다. MEG 기록에서 생성 된 MEG 네트워크 분석은 4 개의 개별 전극 접촉 각각에 대해 어떤 피질 영역이 영향을 받는지 (활동의 증가 또는 감소, 다른 색상을 초래 함)를 보여줍니다. 7-Tesla MRI 네트워크, MEG 네트워크 및 CT 스캔의 공동 등록은 정확한 전극 위치를 위해 수행됩니다. 결과는 DBS 전극 접촉이 위치 (배치)에 위치하는 경우 (배치) 피질 영역과 그 안에 어떤 활동 패턴과 변화가 피질 영역 (활성화)에서 유도되는 것을 보여줍니다 .16 전극 접촉의 임상 시험 점수는 네트워크 분석과 상관 관계가 있습니다 (회귀 분석). 전체 네트워크 분석은 MRI에 통합 될 것이기 때문에, 개별 분석 및 그룹 분석 (여러 환자의 네트워크 공동 등록)과 가변 자동 인코더에 대한 적용이 가능합니다. 7-Tesla MRI 및 MEG 네트워크 분석을 기반으로 한 DBS 위치 및 프로그래밍은 부작용을 최소화함으로써 유익한 임상 효과 (진압, 브래디키네시아, 강성)의 결과를 최적화하는 데 사용됩니다 (Apathy, Speech) .15

각 환자의 경우 총 MEG 기록은 55 분이 소요됩니다. 9 개의 짧은 기간의 일방적 인 자극은 8 개의 개별 전극-접촉 중 하나와 무작위 서열에서 DBS OFF 동안 1 개의 기록을 수행 할 것입니다. 운동 기능 (진전, 브라디키네시아, 강성, 음성)에 대한 DBS의 영향은 일반적으로 즉각적이며 평가 시간은 짧습니다 (분). MEG 기록과 함께 임상 평가 중에 DBS 설정을 일시적으로 조정할 수 있습니다.

전극의 8 개의 접점 모두에 대해이 프로세스가 완료되면, 네트워크 분석이 수행되며 DBS 전극 접촉 (왼쪽 및 오른쪽)을 보여줍니다. 네트워크 분석에 의해 결정된 새로운 'Brain Network Guided Program'과 환자가 가졌던 전극 접촉 (DBS 프로그램)이 새로운 'Brain Network Guided Program'과 다르면이 새로운 프로그램은 DBS 시스템에 추가됩니다. 새로운 프로그램에서는 자극 진폭 조정을위한 마진이 나중에 조정을 위해 설정됩니다. 환자가 연구에 등록하기 전에 한 프로그램은 장치의 프로그램 중 하나로 유지되며, 새로 프로그래밍 된 구성이 임상 효과가 더 나쁜 경우 환자가 '탈출 옵션'으로 사용할 수 있습니다. 3 개월간의 네트워크 가이드 DBS 표준화 된 운동 기술 평가 (UPDRS-III, 테트라)는 표준 임상 치료의 일부로 수행됩니다.

이 프로젝트는 5 명의 DBS 환자 (환자-연구자)와 긴밀한 협력으로 설립되었습니다. 그들은 독립성을 DBS의 가장 중요한 효과로 확인했습니다. 그들은 DBS의 인식과 기분 (기억, 언어, 무관심)에 대한 불리한 영향을 주요 관심사로 인용했습니다. 논의 된 우려 사항은 프로젝트에 직접 통합되었습니다.

전 세계적으로 7-Tesla MRI 및 MEG 스캔을 보유한 센터는 거의 없으므로 Open Access 데이터베이스를 통해이 지식을 사용할 수 있습니다. 우리는 생물 의학 공학 및 물리학과 (Amsterdam UMC)의 도움으로 예측 모델을 생성하기 위해 가변 자동 인코더 (인공 지능 유형)에 네트워크 분석을 적용 할 것입니다. 많은 수의 고해상도 스캔에 머신 러닝을 적용하면 네트워크 모델 (Connectomes)이 생성되어 DBS 전극의 가장 최적의 위치 및 프로그래밍을 나타냅니다. 모든 DBS 그룹에 직접 적용 가능합니다.

타당성 암스테르담 UMC에서 DBS를 겪는 모든 환자는 표준 치료의 일환으로 수술 전 7- 테일 라 MRI를 겪습니다. 우리가 지금까지 수행 한 450 개의 7-Tesla MR-Scans에서, 우리는 비 호환 임플란트 또는 심한 폐소 공포증을 거의 경험하지 못했습니다. 모든 환자는 MRI 안전 설문지 및 MRI 금속 탐지기로 스크리닝을 겪습니다 (강자성 재료를 MRI로 복용하는 것을 방지). 7-Tesla MRI는 통증을 유발하지 않는 비 침습적 기술이며, 중요하게도 전자기장은 어떤 종류의 알려진 조직 손상을 생성하지 않습니다. MR 시스템은 시술 중에 때때로 큰 탭핑, 노크 또는 기타 소음을 만들 수 있습니다. 스캐너에서 생성 된 소음과 관련된 문제를 방지하기 위해 귀마개가 제공됩니다. 항상 환자는 (시각적으로) 모니터링되며 인터콤 시스템을 사용하여 7- 테일 라 MRI 기술자와 통신 할 수 있습니다. 환자는 푸시 버튼을 사용하여 언제든지 획득을 중지 할 수 있습니다 (환자의 지속적으로 유지).

MEG 녹음은 비 침습적이고 통증이 없으며 무시할만한 위험이 있습니다. 40 명의 환자에 대한 문헌과 우리 자신의 경험을 바탕으로 DBS 동안 MEG 기록은 안전한 절차입니다. 참가자는 Location VUMC에 위치한 Meg Center로 한 번 더 여행 할 것입니다. 참가자의 개별 DBS 여권에 명시된 한도 내에서 DBS 설정을 변경하는 것은 위험이없는 절차입니다. MEG 기록 중에 편안한 침대에서 참가자가 편안한 위치에 있기 때문에, 우리는 그들이 용납 할 수없는 운동 증상을 경험할 것으로 기대하지 않습니다.

처음으로 7-Tesla MRI 및 MEG 네트워크 분석은 대규모 전향 적 방식으로 결합 될 것입니다. 환자 특정 네트워크 가이드 DBS 전극 배치 및 프로그래밍 소개.