Skalar Closed Loop Intraoperativ Studie

Utforskeren vil måle DBS lokale fremkalte potensialer (DLEPs) og/eller lokale feltpotensialer (LFPs) sammen med motoriske symptomer (tremor og/eller bradykinesi) som respons på dyp hjernestimulering (DBS). Studien vil bli utført i operasjonssalen ved Duke University Medical Center. Ytterligere operasjonskostnader vil bli dekket av institusjonelle ressurser ved Duke. Studien vil bli utført på personer som gjennomgår implantasjon av DBS-systemet under en våken, stereotaktisk prosedyre for PD.

Faggruppen vil kun inkludere pasienter som gjennomgår en DBS-implantatprosedyre for PD. Den kirurgiske prosedyren vil fortsette etter behov for behandling av Parkinsons sykdom (PD), inkludert implantasjon av DBS-elektroden (en i STN eller doble elektroder i STN og GPi/GPe) i målregionene i hjernen. For denne forskningen vil forsøkspersonene motta midlertidige (~45 min) perkutane forlengelser av DBS-elektroden(e) og DBS-ledningskanylen etter implantasjon. Disse midlertidige utvidelsene vil kobles til både Duke-stimulerings- og opptakssystemet vårt eller Medtronic RC+S-testopptakssystemet, alternerende etter behov, for å tillate opptak og direkte sammenligning av nevrale DLEP-responser og/eller LFP-er ved å bruke de to forskjellige stimulerings-/opptakssystemene. Detaljer om stimulerings- og registreringssystemet er gitt i delen Studieintervensjoner. Etter at studien er fullført, vil den andre DBS-elektroden (hvis plassert) og de midlertidige perkutane forlengelsene fjernes. Deretter vil den ordinære kliniske gjennomføringen av prosedyren fortsette for behandling av pasientens bevegelsesforstyrrelse.

Utforskeren vil måle tremor og/eller bradykinesi hos personer med PD under DBS. Forsøkspersonene vil bli kjent med og kunne øve på evalueringsoppgavene før forberedelse til operasjon. Videre vil de bli bedt om å avbryte bruken av dopaminerge og/eller anti-tremor medisiner over natten før studien (som er den kliniske rutinen), for å redusere variasjonen av motoriske symptomer på grunn av tidsforløpet til medisiner. Utforskeren vil gjennomføre evalueringer ved bruk av ensidig stimulering, med lem kontralateralt til siden av stimulering som brukes for måling av motoriske symptomer. Forsøkspersonene kan også bli bedt om å vurdere eventuelle bivirkninger de opplever på en skala fra 0 til 10.

Kontakter på forsøkspersonens DBS-elektrode vil bli brukt til stimulering og opptak. De fire DBS-kontaktene er angitt som 0-1-2-3 i ventral-dorsal retning. For monopolar stimulering vil en enkelt kontakt bli brukt for katodisk stimulering (1- eller 2-) og en ledende pute vil bli plassert på individets hud, utenfor det sterile feltet, for å tjene som returelektrode. Opptakskontaktene vil være to andre kontakter på DBS-ledningen. For bipolar stimulering vil DBS-pulser påføres mellom to elektrodekontakter, og opptakskontaktene vil være de to gjenværende ledige kontaktene. Stimulusbølgeformen vil være en ladningsbalansert bifasisk puls, med ladning begrenset til verdier under grensen satt av produsenten, 30 µC/cm2. En annen ledende pute vil bli plassert på motivet for å tjene som opptaksreferanse. For forsøkspersoner som gjennomgår DBS-implantasjonskirurgien, kan DBS-ledningskanylen eller en kirurgisk retraktor som normalt er plassert på det kraniale snittstedet også brukes som registreringsreferanse eller returelektrode.

Hos personer med tremordominant PD, vil etterforskeren registrere både tremor og DLEP- og/eller LFP-responser fra DBS-elektroden. Flere forsøk vil bli utført med forskjellige stimuleringsamplituder, frekvenser (≤185 Hz), tidsmønstre og kontaktkonfigurasjoner. Stimuleringsamplituden vil være mindre enn det som er identifisert for å være ubehagelig for forsøkspersonen eller som genererer bivirkninger, bestemt av en nevrolog og/eller nevrokirurg under den innledende testfasen etter implantasjon. De forskjellige stimuleringsparametrene vil bli levert i randomisert rekkefølge, og forsøkspersonen vil bli blindet for parametrene. Målinger vil bli utført i løpet av 2-minutters forsøk, der stimulering vil være av det første minuttet av forsøket, og på i det gjenværende minuttet. Ved 30 s inn i både av (baseline) og på fase av forsøket, vil skjelving bli målt i 20 s. Den nevrale aktiviteten vil også bli målt fra elektroden under både av- og på-fasen. Den totale tiden som er nødvendig for datainnsamling vil være ca. 45 minutter.

Tremor vil bli målt ved hjelp av et akselerometer teipet på baksiden av personens hånd, og med håndleddet strukket slik at hånden er parallell med underarmen. Albuen kan enten være støttet eller ikke støttet, avhengig av hvilken som induserer større skjelving (bestemt før eventuelle forsøk i hvert individ). Tremor målt med et akselerometer korrelerer godt med kliniske tremorvurderingsskalaer [Elble et al, 2006].

Hos personer med Parkinsons sykdom som ikke har dominerende tremorsymptomer, vil etterforskeren registrere både bradykinesi-testingsresponser og DLEP- og/eller LFP-potensialer. Flere forsøk vil bli utført med forskjellige stimuleringsamplituder, gjennomsnittsfrekvenser (≤185 Hz), tidsmønstre og kontaktkonfigurasjoner. Den maksimale amplituden som leveres vil bli bestemt som beskrevet ovenfor. De forskjellige stimuleringsparametrene vil bli levert i randomisert rekkefølge, og forsøkspersonen vil bli blindet for parametrene. Målinger vil bli utført i 10-minutters forsøk, der stimulering vil være av de første fem minuttene av forsøket, og på i de resterende fem minuttene. Ved omtrent 90, 210 og 250 s inn i både off (baseline) og på fase av forsøket, vil bradykinesi bli målt i 20 s. Den nevrale aktiviteten vil også bli målt fra elektroden under både av- og på-fasen av forsøket. Den totale tiden som er nødvendig for datainnsamling vil være ca. 45 minutter.

For bradykinesimålinger vil forsøkspersonen bli bedt om å trykke vekselvis høyre og venstre knapp på en datamus med pekefingeren og langfingeren på hånden så raskt og regelmessig som mulig. Bradykinesi vil bli målt som tidspunktet for alternerende fingerpress, en validert test av bradykinesi [Taylor-Tavares et al., 2005].

Før DBS-kirurgi kan pasientens grunnlinje patologiske motoriske symptomer vurderes i preoperativ setting, for å gjøre pasienten kjent med oppgaven i forkant av implantasjonsprosedyren. Tremor eller bradykinesi vil bli målt ved å bruke den tidligere beskrevne akselerometermålingen eller museklikkoppgaven. Denne oppgaven vil ta ca. 5 minutter, og vil bli utført i DBS-av-tilstand. Det vil ikke bli gitt sedasjon før etter at dette er gjennomført.

Etter DBS-kirurgi kan forsøkspersonens preoperative MR og postoperative høyoppløselige CT-skanninger brukes til å bestemme plasseringen av DBS-elektrodekontakter i hjernen. Plassering av elektroden under DBS-implantatkirurgi vil ikke bli endret av forskningsstudien.