Niet-invasieve meting van hersenzuurstofniveaus bij mensen met subthalamische diepe hersenstimulatoren

De onderzoekers zullen de effecten bestuderen van elektrische stimulatie in de nucleus subthalamicus op de frontale cerebrale perfusie bij 10 patiënten met geavanceerde PD die al een succesvolle STN DBS-operatie (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN) hebben ondergaan, zoals blijkt uit een verbetering van 20% of meer in hun Unified Parkinson's disease rating scale (UPDRS) motorische subscore (UPDRS-III) met stimulatie aan versus uit, drie of meer maanden na de operatie. De UPDRS-III is een algemeen gebruikte en gevalideerde beoordelingsschaal voor de ernst van de symptomen van de ziekte van Parkinson, die is gebaseerd op neurologisch onderzoek. Voor deze studie zal een neuroloog voor bewegingsstoornissen alle neurologische beoordelingen uitvoeren. Van patiënten moet ook worden aangetoond dat ze cognitief intact zijn, zoals blijkt uit een Montreal Cognitive Assessment (MoCA) Score van 24 of hoger.

Dit is een experimentele studie waarin we frontale cerebrale perfusie (niet-invasief gemeten met het NIRS-apparaat) en UPDRS-III-scores (zoals bepaald door neurologisch onderzoek) zullen vergelijken in vier klinische toestanden: medicatie uit/stimulatie uit; medicatie uit/stimulatie aan; medicatie aan/stimulatie uit; en medicijnen aan/stimulatie aan.

De primaire vraag die moet worden beantwoord is: kunnen we significante veranderingen in cerebrale perfusie detecteren met het NIRS-apparaat als reactie op subthalamische stimulatie die wordt afgegeven via geïmplanteerde DBS-apparaten?

Deze pilootstudie zal worden uitgevoerd bij 10 PD-patiënten die in het verleden een succesvolle DBS-operatie hebben ondergaan. Het onderzoek zal in één dag worden voltooid, zoals hieronder beschreven, en zal ongeveer 6 uur in beslag nemen.

Patiënten komen naar het centrum voor bewegingsstoornissen op de ochtend van hun geplande studiebezoek nadat ze hun medicatie van de avond ervoor hebben stopgezet (12 uur 'vrij'). Ze komen aan met hun stimulatoren aan en ingesteld op de therapeutische parameters. Dr. Shih zal een neurologisch onderzoek uitvoeren en de UPDRS-III-score bepalen in deze toestand, de off med/on stim-status.

Om de NIRS/perfusiemetingen uit te voeren, krijgt de proefpersoon een uit meerdere delen bestaande plastic helm, die een aantal optische vezels tegen het oppervlak van het hoofd van de proefpersoon houdt. Deze helm wordt aangepast om comfortabel te passen. Er zullen extra sondes op de vingers worden geplaatst om de perifere bloedoxygenatie (d.w.z. pulsoximetrie) om er zeker van te zijn dat eventuele waargenomen veranderingen in de cerebrale perfusie het gevolg zijn van veranderingen in de hersenfysiologie en niet van een algemene fysiologische factor. De vezels zijn verbonden met 32 ​​low power infrarood laserdiodes. Het vermogen dat door deze lasers wordt uitgezonden, ligt ver onder het typische maximaal toelaatbare blootstellingsniveau (MPE) voor huidblootstelling aan een laserstraal, zoals aangegeven door het American National Standards Institute, en proefpersonen zullen er geen enkel effect van voelen. Het laserlicht wordt op de bovenkant van hun hoofd gericht en er is geen risico voor hun ogen. De initiële meting van de cerebrale perfusie zal worden uitgevoerd.

De DBS-apparaten van de patiënt worden dan uitgeschakeld en er kan 60 minuten verstrijken, waardoor zowel de klinische als de CBF-effecten van DBS kunnen worden weggespoeld. Gedurende deze tijd wordt de cerebrale oxygenatie elke vijf minuten gecontroleerd en gedocumenteerd. Aan het einde van deze periode wordt de UPDRS-III-score bepaald (off meds/off stim) en geregistreerd, waarmee wordt bevestigd dat de klinische effecten zijn verdwenen. De DBS wordt dan ingeschakeld met gebruikmaking van de instellingen die voor de therapie worden gebruikt, behalve dat de stimulatiefrequentie wordt ingesteld op 20 Hz, een lage frequentie waarvan bekend is dat deze niet therapeutisch effectief is bij PD. Alle andere instellingen blijven constant. Nogmaals, de cerebrale oxygenatie wordt gedurende 60 minuten elke 5 minuten geregistreerd, waarna de UPDRS-III-score wordt geregistreerd. De DBS wordt vervolgens opnieuw geprogrammeerd naar de steady-state therapeutische instellingen van de patiënt, de cerebrale oxygenatie wordt gedurende 60 minuten elke 5 minuten geregistreerd en aan het einde van de periode van 60 min. wordt de UPDRS-III-score opnieuw geregistreerd, waarmee de evaluatie van de aan-stimulatie/uit-medicatie is voltooid. De patiënt krijgt dan de instructie om zijn/haar gebruikelijke dosis medicijnen in te nemen en wordt gedurende een uur naar de lunch gestuurd. Na de lunch keert de patiënt terug naar de toestand met medicatie/stimulatie, worden de NIRS- en pulsoximetriesondes opnieuw aangebracht en wordt het beschreven proces voor de toestand zonder medicatie herhaald in de toestand met medicatie. Nadat de beoordelingen van de medicatie zijn voltooid, wordt de patiënt naar huis gestuurd met zijn/haar apparaten aan en ingesteld op hun therapeutische parameters.