Ikke-invasiv måling av oksygennivåer i hjernen hos personer med subthalamiske dype hjernestimulatorer

Etterforskerne vil studere effekten av elektrisk stimulering ved den subthalamiske kjernen på frontal cerebral perfusjon hos 10 pasienter med avansert PD som allerede har gjennomgått vellykket STN DBS (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN) kirurgi som bevist av en forbedring på 20 % eller mer. i deres Unified Parkinsons disease rating scale (UPDRS) motorisk sub-score (UPDRS-III) med stimulering på vs av, tre eller flere måneder etter operasjonen. UPDRS-III er en mye brukt og validert vurderingsskala for Parkinsons sykdoms symptomalvorlighet som er basert på den nevrologiske undersøkelsen. For formålet med denne studien vil en nevrolog for bevegelsesforstyrrelser utføre alle de nevrologiske vurderingene. Pasienter må også demonstreres å være kognitivt intakte, noe som fremgår av en Montreal Cognitive Assessment (MoCA)-score på 24 eller høyere.

Dette er en eksperimentell studie der vi vil sammenligne frontal cerebral perfusjon (målt ikke-invasivt med NIRS-apparatet) og UPDRS-III-skåre (som bestemt ved nevrologisk undersøkelse) i fire kliniske tilstander: medisiner av/stimulering av; medisiner av/stimulering på; medisin på/stimulering av; og medisiner på/stimulering på.

Det primære spørsmålet som skal besvares er: Kan vi oppdage signifikante endringer i cerebral perfusjon med NIRS-enheten som respons på subthalamisk stimulering levert via implanterte DBS-enheter?

Denne pilotstudien vil bli utført på 10 PD-pasienter som har gjennomgått vellykket DBS-operasjon tidligere. Studien vil bli fullført på én dag som beskrevet nedenfor og vil ta ca. 6 timer å fullføre.

Pasienter vil ankomme til bevegelsesforstyrrelsessenteret om morgenen etter det planlagte studiebesøket etter å ha avsluttet medisinene sine fra kvelden før (12 timers fri"). De vil ankomme med stimulatorene på og innstilt på de terapeutiske parametrene. Dr. Shih vil utføre en nevrologisk undersøkelse og bestemme UPDRS-III-skåren i denne tilstanden av med/på stim.

For å utføre NIRS/perfusjonsmålingene vil forsøkspersonen være utstyrt med en flerdelt plasthjelm, som holder en rekke optiske fibre mot overflaten av forsøkspersonens hode. Denne hjelmen vil bli justert for å passe komfortabelt. Ytterligere prober vil bli plassert på fingrene for å overvåke perifer blodoksygenering (dvs. pulsoksymetri) for å sikre at eventuelle endringer observert i cerebral perfusjon skyldes endringer i hjernens fysiologi, ikke en generell fysiologisk faktor. Fibrene er koblet til 32 laveffekt infrarøde laserdioder. Kraften som sendes ut av disse laserne er langt under det typiske maksimalt tillatte eksponeringsnivået (MPE) for hudeksponering for en laserstråle, som indikert av American National Standards Institute, og forsøkspersoner vil ikke føle noen effekt av dem. Laserlyset vil være rettet mot toppen av hodet, og det vil ikke være noen risiko for øynene deres. Den første cerebrale perfusjonsmålingen vil bli foretatt.

Pasientens DBS-enheter vil deretter bli slått av og 60 minutter får passere, noe som gir mulighet for utvasking av både de kliniske og CBF-effektene av DBS. I løpet av denne tiden vil cerebral oksygenering bli overvåket og dokumentert hvert femte minutt. På slutten av denne perioden vil UPDRS-III-poengsummen bli bestemt (av meds/off stim) og registrert, noe som bekrefter en utvasking av de kliniske effektene. DBS vil deretter slås på ved å bruke innstillingene som brukes for terapi, bortsett fra at stimuleringsfrekvensen vil settes til 20Hz, en lav frekvens som er kjent for ikke å være terapeutisk effektiv ved PD. Alle andre innstillinger opprettholdes konstant. Igjen vil den cerebrale oksygeneringen bli registrert hvert 5. min i 60 min, hvoretter UPDRS-III-poengsummen vil bli registrert. DBS vil deretter bli omprogrammert til pasientens terapeutiske innstillinger for steady state, den cerebrale oksygeneringen vil bli registrert hvert 5. min i 60 min. , og ved slutten av perioden på 60 minutter vil UPDRS-III-poengsummen registreres igjen, og fullføre evalueringen av på stimulering/av-medisinering. Pasienten vil da bli bedt om å ta sin vanlige dose med medisiner, og sendes til lunsj i en time. Etter lunsj vil pasienten gå tilbake i tilstanden på medisinering/på stimulering, NIRS- og pulsoksymetriprobene vil bli påført på nytt, og prosessen beskrevet for tilstanden av medisinering vil bli gjentatt i tilstanden på medisinering. Etter at medisineringsvurderingene er fullført, vil pasienten bli sendt hjem med enhetene på og satt til sine terapeutiske parametere.