TUM에서 신경정신질환에 대한 비침습적 뇌자극법 연구: 실제 임상 현장에서의 NeuroModulate

본 연구는 임상 TMS 치료를 받는 우울 증후군 환자에게 표준 간헐적 세타 버스트 자극(iTBS)을 좌측 배외측 전전두피질(DLPFC)에 적용했을 때의 신경생물학적 효과를 조사합니다. 이 연구는 전향적, 자연주의적 종단 설계를 따르며, iTBS에 의해 유도된 임상적 변화와 반복된 다중 모달 자기공명영상(MRI) 측정 간의 연관성에 초점을 맞춥니다. 주요 과학적 목표는 치료 반응의 영상 상관관계를 규명하고, iTBS 후 치료 반응의 조기 예측과 이후 재발을 가능하게 하는 바이오마커를 식별하는 것입니다.

일상적인 정신과 치료의 일환으로 TMS에 대한 임상적 적응증을 받은 환자들은 연속 4주 동안 주 5회, 총 20회의 iTBS 세션으로 구성된 급성 치료 과정을 받습니다. 치료 프로토콜은 좌측 DLPFC에 적용되는 표준 간헐적 세타 버스트 자극으로 고정되어 있습니다. TMS 치료를 시작할지에 대한 임상적 결정은 연구 참여와 무관하게 이루어집니다.

우울 증상의 심각도는 기저선(첫 세션 전), 치료 2주 후, 치료 4주 후에 자가 보고 및 임상의 평정 척도(HDRS, MADRS, BDI)를 사용하여 평가됩니다. 반응은 증상이 최소 50% 감소한 것으로 정의되며, 이는 해당 척도 점수가 최소 50% 감소한 것으로 조작적으로 정의됩니다. MADRS는 참가자를 반응군과 비반응군으로 분류하는 데 사용됩니다. 또한, 기저선에서 사회인구학적 데이터, 성격 특성(감각 추구 성격 정도), 외상 경력(CTQ)이 수집됩니다.

치료 시작 전, 개인의 안정 운동 역치(rMT)는 일차 운동 피질을 자극하여 운동 유발 반응의 시각적 탐지 또는 표면 근전도를 사용하여 결정됩니다. iTBS의 자극 강도는 개인 rMT의 120%로 설정됩니다. 통증 등의 이유로 이 강도를 견딜 수 없는 경우, 강도는 개인 rMT의 80%로 감소됩니다.

iTBS 프로토콜은 50Hz의 3개 펄스 버스트가 200ms(5Hz) 간격으로 반복되는 것으로 구성됩니다. 각 트레인은 2초 동안 지속되며 8초의 트레인 간 간격이 뒤따릅니다. 한 iTBS 세션의 총 지속 시간은 3분 9초이며 600개의 펄스로 구성됩니다. 4주간의 급성 자극 단계 동안 치료일마다 단일 iTBS 세션이 시행됩니다. 가속화, 고강도, 또는 하루 다중 세션 프로토콜은 적용되지 않습니다.

자극 대상인 좌측 DLPFC는 BeamF3 알고리즘을 사용한 표준화된 두피 기반 위치 측정 접근법으로 국소화됩니다.

다중 모달 MRI는 네 가지 사전 정의된 시점에서 획득됩니다: iTBS 시작 전(기저선), 10회 자극 세션 후(치료 중간), 모든 20회 자극 세션 완료 후(치료 후), 급성 자극 단계 종료 후 3개월 추적 관찰 시. 모든 MRI 스캔은 3 Tesla 임상 MRI 시스템에서 수행됩니다. 세션당 총 스캔 시간은 약 60분입니다. 정맥 내 조영제는 투여되지 않습니다.

MRI 프로토콜은 구조적, 확산, 관류, 이완측정 및 기능적 MR 영상을 포함합니다. 초기 스캔에는 잠재적 임상적 관련 병리를 탐지하기 위한 T2* 및 FLAIR 시퀀스도 포함됩니다.

구조적 MRI는 해부학적 참조, 피질 두께 및 체적 분석, 뉴런내비게이션을 위한 고해상도 T1 가중 시퀀스를 포함합니다.

다중 모달 이완측정은 6-에코 양성자 밀도(PD), 자기화 전이 포화(MTsat) 및 T1 스캔을 B1 필드 매핑과 결합하여 획득함으로써 수행됩니다. 이러한 스캔으로부터 hMRI 도구 상자를 사용하여 R1, R2*, PD 및 MTsat에 대한 정량적 조직 지도가 생성됩니다.

확산 강조 영상(DWI)은 백질 미세구조 및 구조적 연결성을 특성화하기 위해 수행됩니다. 사용된 시퀀스는 b=2000 s/mm²에서 60개의 기울기 방향, b=711 s/mm²에서 30개의 기울기 방향 및 6개의 인터리브 b0 볼륨으로 구성됩니다. 이러한 스캔으로부터 우리는 NODDI 프레임워크와 확산 첨도 영상(DKI)을 모두 사용하여 미세구조적 매개변수 지도를 생성할 것입니다. 연결성을 조사하기 위해 구속 구면 디콘벌루션을 사용하여 전뇌 추적도를 생성할 것입니다. 우리는 Destrieux 아틀라스 및 HCP-MMP와 같은 일반적으로 사용되는 피질 분할을 사용하여 연결성 행렬을 생성할 것입니다. 이러한 행렬은 네트워크 기반 통계를 사용하여 분석될 것입니다. 또한, 픽셀 기반 접근법에서 섬유 방향 분포 함수를 직접 분석할 것입니다.

관류 영상은 동맥 스핀 라벨링(ASL)을 사용하여 획득됩니다. 이 비침습적 기술은 조영제 사용 없이 지역 뇌혈류(CBF)를 정량화할 수 있으며, 피질 및 피질하 영역에 걸친 iTBS 관련 뇌 관류 변화를 평가할 수 있게 합니다. 구체적으로, 우리는 복합 지연, 하다마드 인코딩된 3D 의사 연속 ASL 시퀀스(복셀 크기 3mm 등방성)를 사용하고 있습니다. 이 시퀀스는 더 나아가 표지된 양성자의 T2 신호 진행을 측정할 수 있게 합니다. 영상 데이터로부터 우리는 정량적 CBF 지도와 동맥 통과 시간 지도를 생성할 것입니다. 우리는 또한 T2 신호 진행 모델링을 사용하여 혈액-뇌 장벽 무결성 지도를 생성할 것입니다.

기능적 MRI는 휴지 상태 조건에서 혈중 산소 농도 의존(BOLD) 대조를 사용하여 획득됩니다. 참가자는 움직이지 말고 깨어 있으며 특정 작업에 참여하지 말라고 지시받습니다. 휴지 상태 fMRI는 대규모 뇌 네트워크 내의 고유 기능적 연결성을 정량화하는 데 사용되며, 특히 전전두엽-변연계 회로, 디폴트 모드 네트워크 연결성, 돌출 네트워크 역학, 전두정엽 제어 네트워크에 초점을 맞춥니다. 우리는 각 네트워크에 대한 네트워크 활동과의 복셀별 상관관계 정도를 정량화하는 해당 조직 지도를 생성할 것입니다. 추가적으로, 우리는 지역 동질성(ReHo) 및 저주파 변동 진폭(ALFF) 지도를 생성할 것입니다. 우리는 또한 DWI 접근법에 명시된 것과 유사한 분할을 사용하여 기능적 커넥톰 행렬을 생성할 것입니다.

이 종단 다중 모달 영상 접근법은 급성 iTBS 단계와 추적 관찰 기간에 걸친 신경생물학적 궤적에 대한 대상자 간 및 대상자 내 특성화를 가능하게 합니다. 반복된 구조적, 확산, 관류 및 기능적 MRI를 결합함으로써, 이 연구는 iTBS 반응의 신경생물학적 서명, 네트워크 수준에서의 작용 메커니즘, 치료 결과의 잠재적 예측인자를 규명하는 것을 목표로 합니다.

우리는 100명의 환자를 등록할 계획입니다. 최소 60명의 환자가 등록된 후 중간 분석이 계획되어 있습니다.