Scalaire intraoperatieve studie met gesloten lus

De onderzoeker zal DBS local evoked potentials (DLEP's) en/of local field potentials (LFP's) samen met motorische symptomen (tremor en/of bradykinesie) meten als reactie op diepe hersenstimulatie (DBS). De studie zal worden uitgevoerd in de operatiekamer van het Duke University Medical Center. Extra operatiekamerkosten worden gedekt door institutionele middelen bij Duke. De studie zal worden uitgevoerd bij proefpersonen die implantatie van het DBS-systeem ondergaan tijdens een wakkere, stereotactische procedure voor PD.

De onderwerpgroep omvat alleen patiënten die een DBS-implantatieprocedure voor PD ondergaan. De chirurgische ingreep zal doorgaan zoals nodig is voor de behandeling van de ziekte van Parkinson (PD), inclusief implantatie van de DBS-elektrode (één in STN of dubbele elektroden in STN en GPi/GPe) in de doelgebieden van de hersenen. Voor dit onderzoek krijgen de proefpersonen na implantatie tijdelijke (~45 min) percutane verlengingen van de DBS-elektrode(n) en de DBS-leadcanule. Deze tijdelijke uitbreidingen zullen verbinding maken met zowel ons Duke-stimulatie- en opnamesysteem als het Medtronic RC+S-testopnamesysteem, afwisselend indien nodig, om opname en directe vergelijking van neurale DLEP-responsen en/of LFP's met behulp van de twee verschillende stimulatie-/opnamesystemen mogelijk te maken. Details van het stimulatie- en registratiesysteem vindt u in de sectie Studie-interventies. Nadat het onderzoek is voltooid, worden de tweede DBS-elektrode (indien geplaatst) en de tijdelijke percutane verlengingen verwijderd. Daarna wordt het gewone klinische verloop van de procedure voortgezet voor de behandeling van de bewegingsstoornis van de patiënt.

De onderzoeker zal tremor en/of bradykinesie meten bij personen met PD tijdens DBS. Onderwerpen zullen vertrouwd zijn met en in staat zijn om de evaluatietaken te oefenen voordat ze zich voorbereiden op een operatie. Verder zal hen worden gevraagd om het gebruik van dopaminerge en/of antitremormedicatie 's nachts voorafgaand aan het onderzoek te staken (zoals de klinische routine is), om de variabiliteit van motorische symptomen als gevolg van het tijdsverloop van medicatie te verminderen. De onderzoeker zal evaluaties uitvoeren met behulp van unilaterale stimulatie, met de ledemaat contralateraal aan de zijde van stimulatie die wordt gebruikt voor het meten van motorische symptomen. Proefpersonen kunnen ook worden gevraagd om eventuele bijwerkingen die ze ervaren op een schaal van 0 - 10 te beoordelen.

Contacten op de DBS-elektrode van het onderwerp worden gebruikt voor stimulatie en opname. De vier DBS-contacten worden aangeduid als 0-1-2-3 in ventraal-dorsale richting. Voor monopolaire stimulatie wordt een enkel contact gebruikt voor kathodische stimulatie (1- of 2-) en een geleidend kussentje wordt op de huid van de proefpersoon geplaatst, buiten het steriele veld, om als retourelektrode te dienen. De opnamecontacten zijn twee andere contacten op de DBS-lead. Voor bipolaire stimulatie worden DBS-pulsen toegepast tussen twee elektrodecontacten en de opnamecontacten zijn de twee resterende vrije contacten. De stimulusgolfvorm zal een ladinggebalanceerde bifasische puls zijn, met lading beperkt tot waarden onder de door de fabrikant ingestelde limiet, 30 µC/cm2. Een ander geleidend kussentje wordt op het onderwerp geplaatst om als opnamereferentie te dienen. Voor proefpersonen die de DBS-implantatiechirurgie ondergaan, kan de DBS-leadcanule of een chirurgische retractor die normaal gesproken op de plaats van de schedelincisie wordt geplaatst, ook worden gebruikt als registratiereferentie- of retourelektrode.

Bij proefpersonen met tremor-dominante PD registreert de onderzoeker zowel de tremor- als de DLEP- en/of LFP-respons van de DBS-elektrode. Er zullen verschillende proeven worden uitgevoerd met verschillende stimulatieamplitudes, frequenties (≤185 Hz), temporele patronen en contactconfiguraties. De stimulatieamplitude zal kleiner zijn dan die waarvan is vastgesteld dat deze onaangenaam is voor de proefpersoon of die bijwerkingen veroorzaakt, zoals bepaald door een neuroloog en/of neurochirurg tijdens de initiële testfase na implantatie. De verschillende stimulatieparameters worden in willekeurige volgorde afgeleverd en de proefpersoon wordt blind gemaakt voor de parameters. Metingen worden uitgevoerd tijdens proeven van 2 minuten, waarbij de stimulatie de eerste minuut van de proef is uitgeschakeld en de resterende minuut is ingeschakeld. Na 30 s in zowel de uit- (baseline) als de aan-fase van de proef, wordt tremor gedurende 20 s gemeten. De neurale activiteit wordt ook gemeten vanaf de elektrode tijdens zowel de uit- als de aan-fase. De totale hoeveelheid tijd die nodig is voor het verzamelen van gegevens zal ongeveer 45 minuten zijn.

Tremor wordt gemeten met behulp van een versnellingsmeter die op de rug van de hand van de proefpersoon is geplakt en met de pols zo gestrekt dat de hand evenwijdig is aan de onderarm. De elleboog kan ondersteund of niet-ondersteund zijn, afhankelijk van wat meer tremor veroorzaakt (bepaald voorafgaand aan eventuele proeven bij elke proefpersoon). Tremor zoals gemeten door een versnellingsmeter correleert goed met klinische tremorbeoordelingsschalen [Elble et al, 2006].

Bij proefpersonen met de ziekte van Parkinson die geen dominante tremorsymptomen hebben, zal de onderzoeker zowel de bradykinesietestresponsen als de DLEP- en/of LFP-potentialen registreren. Er zullen verschillende proeven worden uitgevoerd met verschillende stimulatieamplitudes, gemiddelde frequenties (≤185 Hz), temporele patronen en contactconfiguraties. De maximaal geleverde amplitude zal worden bepaald zoals hierboven beschreven. De verschillende stimulatieparameters worden in willekeurige volgorde afgeleverd en de proefpersoon wordt blind gemaakt voor de parameters. Metingen worden uitgevoerd in proeven van 10 minuten, waarbij de stimulatie de eerste vijf minuten van de proef is uitgeschakeld en de resterende vijf minuten is ingeschakeld. Na ongeveer 90, 210 en 250 seconden in zowel de uit-fase (baseline) als de aan-fase van de proef, wordt gedurende 20 seconden bradykinesie gemeten. De neurale activiteit wordt ook gemeten vanaf de elektrode tijdens zowel de uit- als de aan-fase van de proef. De totale hoeveelheid tijd die nodig is voor het verzamelen van gegevens zal ongeveer 45 minuten zijn.

Voor metingen van bradykinesie wordt de proefpersoon geïnstrueerd om afwisselend de rechter- en linkerknop van een computermuis met de wijs- en middelvinger van zijn hand zo snel en regelmatig mogelijk in te drukken. Bradykinesie zal worden gemeten als de timing van alternerende vingerdrukken, een gevalideerde test van bradykinesie [Taylor-Tavares et al., 2005].

Voorafgaand aan de DBS-operatie kunnen de basislijn van de pathologische motorische symptomen van de proefpersoon worden beoordeeld in de preoperatieve setting, om de patiënt voorafgaand aan de implantatieprocedure vertrouwd te maken met de taak. Tremor of bradykinesie zal worden gemeten met behulp van respectievelijk de eerder beschreven versnellingsmetermeting of de muiskliktaak. Deze taak duurt ongeveer 5 minuten en wordt uitgevoerd in de DBS-uit-toestand. Pas nadat dit is voltooid, wordt sedatie toegediend.

Na een DBS-operatie kunnen de preoperatieve MRI-scans en postoperatieve CT-scans met hoge resolutie van de proefpersoon worden gebruikt om de locatie van de DBS-elektrodecontacten in de hersenen te bepalen. De plaatsing van de elektrode tijdens DBS-implantatiechirurgie zal niet worden gewijzigd door de onderzoeksstudie.