Langsiktig transkutan stimulering og essensiell tremor: En PET-studie

Hypotese:

Det primære forskningsspørsmålet er om tilpasset mønstret transkutan afferent elektrisk stimulering til median- og radialnervene via Cala TWO-armbåndsenheten reduserer håndskjelvinger signifikant hos individer diagnostisert med essensiell tremor som er godkjent som kandidater for dyp hjernestimulering (DBS) kirurgi . Et annet forskningsspørsmål er om tre måneders behandling med Cala TWO-apparatet fører til betydelige endringer i regional hjernemetabolisme som er assosiert med terapeutisk effekt.

Mål, formål eller mål:

Mål 1: Bestem den kliniske effekten av Cala TWO-enheten for forbigående å redusere håndskjelvinger i den behandlede hånden til pasienter med essensiell tremor (n=20) over en tre måneders behandlingsperiode før de gjennomgår DBS-kirurgi for behandling av essensiell skjelving på Mayo Klinikk.

Mål 2: Sammenlign regional hjernemetabolisme mellom baseline, etter akutt stimulering med Cala TWO-apparatet, og ved utgang 3 måneder etter terapeutisk behandling med Cala TWO-apparatet. 18Ffluordeoksyglukose (FDG) Positron Emission Tomography (PET)/Computerized Tomography (CT) skanninger vil bli brukt i en undergruppe (n=10) av essensielle tremorpersoner for å evaluere endringer i hjernevevs metabolske aktivitet som tilsvarer regionalt glukoseopptak.

Mål 1 Metoder:

Design av Cala TWO-apparatstudien: Forsøkspersoner vil bli rekruttert utelukkende fra voksne essensiell tremor (ET) pasienter som er godkjent av Mayo Clinic Deep Brain Stimulation Group (som består av nevrokirurger, nevrologer, psykiatere og radiologer) for å gjennomgå dyp hjernestimuleringskirurgi ved Mayo Clinic - Rochester for behandling av ET. Som sådan forventes forsøkspersoner som samtykker til denne studien uten videre å oppfylle de forhåndsspesifiserte inklusjonskriteriene angitt nedenfor for deltakelse i studien.

Uansett vil alle forsøkspersoner forhåndsscreenes mot inkluderings-/ekskluderingskriteriene gjennom ansikt-til-ansikt-intervjuer. I tillegg vil baselinefunksjon og tremoralvorlighet samles inn i den første besøksfasen av studien. Personer som allerede tar medisiner for ET vil få tillatelse til disse medisinene under studien uten endringer i medisintype eller dosering.

Alle forsøkspersoner vil bli utstyrt med en Cala TWO-enhet basert på forsøkspersonens håndleddsomkrets (liten, middels eller stor) og stimuleringshånd (høyre eller venstre) ved begynnelsen av studiebesøket. Stimuleringshånden vil være hånden med mer alvorlig tremor (eller den dominerende hånden hvis begge hender hadde samme tremoralvorlighet) som bestemt av TETRAS-oppgaven som ble fullført under baseline-evalueringen og pre-kirurgisk klinisk evaluering av Mayo Clinic DBS-gruppen. Når Cala TWO-enheten er montert på pasientens hånd, vil det bli utført en frekvenskalibreringsprosedyre der motivets skjelvingsfrekvens vil bli bestemt mens personen utfører en fremadrettet postural hold-oppgave. Denne frekvensen vil deretter bli inkorporert i den terapeutiske stimuleringsbølgeformen.

Stimulering vil bestå av en serie ladningsbalanserte bifasiske pulser levert med en frekvens på 150 Hz, 300 µs pulsbredde og 50 µs inter-pulsperiode. Stimuleringen vil veksles mellom mediannerven og radialisnerven med en frekvens som er lik tremorfrekvensen (dvs. for en målt 5 Hz tremorfrekvens vil stimulering påføres over mediannerven i 200 msek, og deretter veksles til å påføres over nerven radialis for 200 msek). For å bestemme stimuleringsamplituden vil nevrologen på stedet øke stimuleringsnivået med 0,25 mA-trinn inntil forsøkspersonen rapporterer følelsen av stimulus i områder i hånd- eller fingerområdet. Endelig stimuleringsamplitude vil bli valgt til å være det høyeste stimuleringsnivået under muskelkontraksjon som forsøkspersonen finner behagelig (gjennomsnitt: 5,4 mA +/- 2,9). Når det maksimalt tolerable stimuleringsnivået er identifisert, vil forsøkspersonene motta stimulering på det nivået i løpet av den 40-minutters stimuleringsøkten. Bivirkninger vil bli samlet inn før, under og etter hver stimuleringsøkt. Forsøkspersonene vil deretter motta utstyrstrening og instruksjoner fra studiepersonell på stedet for å gjennomføre daglige hjemmestimuleringsøkter.

Makterklæring: Dette er en pilotstudie med et unikt fagkull.

Dataanalyseplan:

En analyse av kovariansmodell (ANCOVA) vil bli brukt for å vurdere den statistiske signifikansen av forskjellen i gjennomsnittlig endring i tremor før og etter behandling.

Effekten vil bli målt som endringen i TETRAS-skalamålet for tremor i øvre lemmer etter stimulering sammenlignet med prestimulering. Ytterligere analyser vil inkludere Bain & Findley 4-punkts skalavurdering av typiske aktiviteter i dagliglivet (ADL) og Patient Global Impression - Severity (PGI-S) 7-punkts skala av forsøkspersonenes personlige vurdering av hvor mye deres tremornivå forbedret eller forverret i forhold til baseline-tilstanden før stimuleringsøkten.

Det primære sikkerhetsendepunktet vil være en analyse av uønskede hendelsers typer og rater for alle påmeldte forsøkspersoner, hvor bivirkningsfrekvensen vil bli beregnet som prosentandelen av totalt individer med en uønsket hendelse.

Mål 2 metoder:

Etterforskerne foreslår å rekruttere forsøkspersoner (n=10; alder 21-70) fra populasjonen av forsøkspersoner som har registrert seg i Cala TWO-enheten, som er en 3-måneders behandlingsvarighetsstudie med Cala TWO-enheten før forsøkspersonens planlagte dype hjernestimulering kirurgi. Denne valgfrie komponenten av denne studien vil utføre tre standard PET/CT-sesjoner på disse emnene ved Mayo Clinic Molecular Research Imaging Facility for å evaluere endringer i hjernevevs metabolske aktivitet som et resultat av 3 måneders behandling med enheten. Den avanserte kliniske PET-skanneren PET/CT vil bli brukt i denne studien, utstyrt med digitale silisiumfotomultiplikatordetektorer.

Første økt: Finner sted ved en forsøkspersons inntreden i Cala TWO-studien (start av måned 1) og før enhver behandling med Cala-enheten.

Andre økt: Finnes påfølgende dag etter en 40 minutters behandlingsperiode med Cala-apparatet.

Tredje økt: Finnes på slutten av den tredje måneden med bruk av enheten.

Minimere strålingsrisikoen: Ved å bruke en avansert klinisk PET-skanner, utstyrt med digitale silisiumfotomultiplikatordetektorer, vil etterforskerne bruke en redusert intravenøs administrert dose av FDG (8 mCi).

Skanninger for dempningskorreksjon: For PET/CT vil en lavdose CT-fusjonshodeskalleskanning (~1 min) bli innhentet for dempningskorreksjon og anatomisk samregistrering.

Trinn-for-trinn-plan:

FDG-skanneplassene er tilgjengelige kl. 7.30, 8.00, 8.30 og 10.30. Deltakere med hodeskjelving ville ha problemer med å få kvalitetsskanninger. Hvis dette er tilfelle, vil en hodesikker prosedyre inkluderes.

1. En 4 timers faste er nødvendig før FDG-injeksjon. Pasienter får instruksjoner om å holde seg godt hydrert og ha en lavkarbodiett 18 timer før avtalen.
2. Ingen betydelig alkohol- eller koffeinforbruk og ingen bruk av Cala TWO-enheten innen 8 timer etter en PET-økt.
3. Blodsukkernivået vil bli sjekket med en blodprøve med fingerstikk. Fastende blodsukker bør være under 200 mg/dL.
4. Kvinner i fertil alder vil gå gjennom en urin-graviditetstest, med mindre det er bevis på negative resultater innen 48 timer før eksamen.
5. 8 mCi FDG-injeksjon gjennom IV og hvile ved opptaksrommet (øyne åpne i et svakt opplyst rom).
6. Ved 30 minutters opptakstid, utfør en PET/CT-skanning i 15 minutter. Et 1 min CT fusjonshodeskallebilde vil bli anskaffet for dempingskorreksjon og anatomisk samregistrering.

Makterklæring: Dette er en pilotstudie med et unikt fagkull.

Dataanalyseplan:

CortexID (GE Medical Systems, LLC) og MIMneuro (MIM Software Inc.) vil bli brukt for å bekrefte kvalitetskontroll av PET-bildet. Ytterligere kvantitativ analyse av PET-bilder vil bli utført ved bruk av SPM, FSL og Analyse. CortexID. Denne kvantifiseringsprosedyren bruker et pasientspesifikt FDG z-score kart utledet ved å sammenligne overflateprojeksjonskartet (z-SPM) med en alders- og kjønnstilpasset normal kontroll FDG-database.