Akselerering av motorisk rehabilitering hos gliompasienter ved bruk av postoperativ nrTMS

Forskningsmål:

Undersøk forholdet mellom motorisk rehabilitering og endringer i motoriske funksjonelle nettverk etter nrTMS-terapi, og bekreft den kontralaterale håndmotorområdet som et effektivt rehabiliteringsmål.

Valider effekten av høyfrekvent nrTMS-stimulering i rehabilitering av motoriske underskudd hos gliompasienter.

Studiedesign: En randomisert, dobbelblind, sham-kontrollert klinisk studie. Kvalifiserte postoperative gliompasienter med motorisk dysfunksjon vil bli randomisert til nrTMS-behandling eller sham-grupper. Høyfrekvent nrTMS eller sham-stimulering rettet mot det kontralaterale håndmotorområdet vil bli administrert i 7 påfølgende dager. Fugl-Meyer Assessment (FMA)-skår og muskelstyrke i den berørte lemmen vil bli evaluert for å fastslå nrTMS sin overlegenhet over sham-stimulering.

Totalt antall tilfeller: Studien består av to deler, hver del inkluderer 43 pasienter.

Tilfellsutvalg:

Inklusjonskriterier:

A. Høyrehendt; B. Alder: 25-65 år; C. Ingen tidligere nevrologisk sykdomshistorie; D. Våken kraniotomi med intraoperativ direkte kortikal stimulering eller MEP-kartlegging for lokalisering av motorområdet; E. Postoperativ patologi bekrefter nyoppdaget gliom; F. Villig til å gjennomgå nrTMS-terapi; G. Vedvarende motorisk dysfunksjon (muskelstyrke/FMA-skår ikke gjenopprettet til preoperative nivåer) på postoperative dag 7.

Eksklusjonskriterier:

A. Svulst som krysser midtlinjen til den kontralaterale hjernehalvdelen; B. Hodebevegelse >1 mm eller rotasjon >1° under rs-fMRI-innsamling; C. Fravær av postoperative motoriske eller taledysfunksjoner; D. Sårbare populasjoner (f.eks. gravide kvinner).

Behandlingsprotokoll: Høyfrekvent nrTMS-stimulering rettet mot det kontralaterale håndmotorområdet (tommelregion).

Effektevaluering:

Primært utfall: Gjenopprettingsrate for muskelstyrke i den berørte lemmen. Sekundært utfall: Gjenopprettingsrate for FMA-skår.

Sikkerhetsevaluering: Pre- og post-behandling MRI for å overvåke intrakranielle endringer.

Statistiske metoder:

1. Randomisering til nrTMS- og sham-grupper.
2. Baseline-sammenligninger ved bruk av t-tester og chi-kvadrat-tester.
3. Longitudinal analyse av muskelstyrke (chi-kvadrat) og FMA-skår (t-tester) på viktige tidspunkter: preoperative, pre-behandling, post-behandling, 1/2/3 måneder postoperativt.

Detaljert beskrivelse:

Prosjekttittel: Klinisk forskningsprotokoll: Akselerering av postoperativ motorisk gjenoppretting hos pasienter med motoriske underskudd etter gliomkirurgi ved bruk av navigert repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (nrTMS)

Forskningsmål:

Å avdekke forholdet mellom motorisk gjenoppretting og endringer i hjernens motoriske nettverk etter nrTMS-rehabilitering, og å bekrefte at det ipsilaterale håndmotorområdet er et effektivt mål for motorisk rehabilitering.

Å fastslå effektiviteten av høyfrekvent nrTMS-stimulering i motorisk gjenoppretting for pasienter med motoriske underskudd etter gliomkirurgi.

Forskningsdesign: En randomisert, dobbelblind, sham-kontrollert klinisk studie vil bli utført. Pasienter med motoriske underskudd etter gliomkirurgi som oppfyller inklusjons-/eksklusjonskriteriene vil bli tilfeldig tildelt enten nrTMS-behandlingsgruppen eller sham-stimuleringsgruppen. Det ipsilaterale håndmotorområdet vil bli målrettet for høyfrekvent nrTMS eller sham-stimulering (7 arbeidsdager). Motorisk gjenoppretting vil bli vurdert ved bruk av Fugl-Meyer Assessment (FMA)-skår og muskelstyrkemålinger for å fastslå om nrTMS er overlegen sham-stimulering i postoperativ motorisk rehabilitering for gliompasienter.

Totalt antall tilfeller: Prosjektet vil bestå av to deler, med 43 pasienter i hver del.

Tilfellsutvalg:

Inklusjonskriterier: A. Høyrehendt; B. Alder: 25-65 år; C. Ingen historie med nevrologisk sykdomsbehandling før operasjon; D. Pasienter gjennomgikk våken kirurgi med intraoperativ direkte kortikal stimulering eller intraoperativ MEP og monopolær stimulering for å identifisere det motoriske funksjonelle området; E. Postoperativ patologi bekreftet som nyoppdaget gliom; F. Kvalifisert for nrTMS-rehabiliteringsbehandling; G. Motorisk funksjon har ikke gjenopprettet seg til preoperative nivåer 7 dager postoperativt, som indikert av muskelstyrkeskår eller FMA-skår som ikke returnerer til preoperative nivåer.

Eksklusjonskriterier: A. Svulst som krysser midtlinjen til den kontralaterale siden; B. Hodebevegelse som overstiger 1 mm eller hoderotasjon som overstiger 1° under rs-fMRI-datainnsamling; C. Pasienter uten postoperative motoriske eller språklige motoriske underskudd; D. Sårbare eller spesielle populasjoner, som gravide kvinner.

Behandlingsprotokoll: Høyfrekvent nrTMS-stimulering av det ipsilaterale håndmotorområdet (tommelmotorområdet).

Effektevaluering:

Primære effektindikatorer: Gjenopprettingsrate for muskelstyrke i den berørte lemmen.

Sekundære effektindikatorer: Gjenopprettingsrate for FMA-skår.

Sikkerhetsevalueringsindikatorer: Pre- og post-behandling kranie-MRI vil bli utført for å bekrefte intrakranielle endringer og sikre pasientsikkerhet.

Statistiske metoder:

Alle pasienter vil bli tilfeldig delt inn i nrTMS høyfrekvens-stimuleringsgruppen og sham-stimuleringsgruppen.

Baseline-datasammenligning: Avhengig av datatypen, vil t-tester og chi-kvadrat-tester bli brukt til å sammenligne baseline kliniske data mellom de to gruppene, inkludert kjønn, alder, patologisk type, patologisk grad og motorisk funksjonsstatus (muskelstyrke og FMA-skår) på preoperative, pre-behandling, post-behandling, 1 måned postoperativt, 2 måneder postoperativt og 3 måneder postoperativt.

Chi-kvadrat-tester vil bli brukt til å sammenligne muskelstyrkegjenopprettingsforskjeller mellom de to gruppene på forskjellige tidspunkter.

Chi-kvadrat-tester vil også bli brukt til å sammenligne muskelstyrkegjenopprettingsforskjeller innen hver gruppe på forskjellige tidspunkter.

Uavhengige-utvalg t-tester vil bli brukt til å sammenligne FMA-skårforskjeller mellom de to gruppene på forskjellige tidspunkter.

Parrede t-tester vil bli brukt til å sammenligne FMA-skårforskjeller innen hver gruppe på forskjellige tidspunkter.

Forskningsvarighet: Oktober 2024 - Oktober 2027

Forskningsbakgrunn: Gliomer invaderer ofte motorområder i hjernen, og deres masseffekt, sammen med skade på tilstøtende normalt hjernevev under kirurgisk reseksjon, fører ofte til postoperative motoriske underskudd hos pasienter. Nesten 60% av pasienter med postoperative motoriske underskudd klarer ikke å gjenopprette seg, noe som resulterer i permanente motoriske funksjonsnedsettelser som alvorlig påvirker postoperativ livskvalitet. I tillegg indikerer rikelig med bevis at gliomer, spesielt lavgradige gliomer, kan indusere kortikal reorganisering, og muliggjøre kompensatoriske mekanismer for skadede funksjoner. Derfor er stimulering av motorisk funksjonskompensasjon og fremming av kortikal reorganisering avgjørende for å forbedre pasientens livskvalitet og prognose.

Preliminær forskning fra forskerne har vist at preoperative nodeeffektivitet i håndmotorområdet bestemmer gjenopprettingstiden for motorisk funksjon hos disse pasientene. Gliomer som vokser i motorområder forstyrrer omkringliggende normalt korteks, som deltar i motorisk nettverksreorganisering for å opprettholde normal motorisk funksjon. Imidlertid forårsaker kirurgisk reseksjon en "sekundær" forstyrrelse til det allerede reorganiserte motoriske nettverket. Nodeeffektivitet refererer til en nodes evne til å overføre informasjon innenfor det motoriske nettverket; høyere nodeeffektivitet indikerer en sterkere rolle i nettverket. Når reseksjonsområdet er nær det ipsilaterale håndmotorområdet, har nodeeffektiviteten til det ipsilaterale håndmotorområdet allerede økt på grunn av kortikal reorganisering. Følgelig opplever disse pasientene uunngåelig postoperative motoriske underskudd, med lave gjenopprettingsrater og forlenget gjenopprettingstid.

Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) har blitt bredt anvendt i rehabilitering av nevrologiske sykdommer og har blitt oppsummert i nasjonale og internasjonale kliniske retningslinjer og ekspertkonsensusdokumenter. Imidlertid, i den kliniske behandlingen og rehabiliteringen av gliompasienter, har TMS bare blitt brukt for preoperative kartlegging av motoriske og språklige funksjonelle områder, med ingen rapporter om dens anvendelse for postoperativ funksjonell rehabilitering hos gliompasienter. Dette er fordi rehabiliteringsmålene og parameterne brukt for slag og andre sykdommer ikke er fullstendig anvendelige for gliompasienter, og det er mangel på klart definerte behandlingsmål mellom de to rehabiliteringstilnærmingene.

Preliminære resultater fra forskningsteamet antyder at høyfrekvent nrTMS-stimulering av det ipsilaterale håndmotorområdet kan akselerere motorisk funksjonsgjenoppretting betydelig. Imidlertid, på grunn av fraværet av en streng kohortkontrollert studie, forblir påliteligheten og effektiviteten av nrTMS for motorisk gjenoppretting ubestemt.

Nasjonal og internasjonal forskningsstatus:

1.1 Gliomvekst Induserer Kortikal Reorganisering og Endrer Hjernens Funksjonelle Nettverk for Kompensasjon Gliomer som involverer motorområder kan forårsake alvorlige motoriske underskudd. Imidlertid viser pasienter ofte ikke underskudd preoperativt på grunn av nevroplastisitet og kortikal reorganisering. I motsetning til akutte slag, er gliomer progressive, noe som gir tid for funksjonell kompensasjon. Tradisjonelle syn antyder at kompensasjon skjer samtidig med gliomutvikling, først reorganiserende peritumoralt vev og deretter rekrutterende fjerne ipsilaterale og kontralaterale områder.

Håndmotorområdet er avgjørende for motorisk regulering. Fraværet av preoperative underskudd hos noen pasienter med gliomer i dette området skyldes gliom-indusert kortikal reorganisering. Kirurgisk reseksjon forårsaker "sekundær" skade på det kompenserte kortekset, noe som fører til underskudd. Etterfølgende gjenoppretting hos noen pasienter indikerer at skadet funksjon kan kompenseres igjen.

Gliomer kan endre funksjonell koblingsstyrke. Longitudinale studier viser at funksjonell gjenoppretting er ledsaget av økt kobling, og knytter hjernens funksjonelle reorganisering til nettverksendringer. Grafteorianalyse avdekker topologiske egenskapsendringer; for eksempel kan lavgradige gliomer øke korteste stilengde og redusere global effektivitet i hele-hjernen nettverk. Preliminært arbeid fra forskerne indikerer at gliomvekst endrer nærliggende funksjonelle nettverk, men reorganiseringsformen varierer, selv for svulster på samme lokasjon, noe som fører til forskjellige symptomfremvisninger.

1.2 Skadede Funksjoner Avhenger av Hjernens Funksjonelle Nettverksreorganisering for Kompensasjon Studier viser at insulære gliomer kan kompensere ved å øke kortikalt tykkelse og grå substansvolum av den kontralaterale insulaen. Analyse av hele-hjernen funksjonelle nettverk hos insulære gliompasienter fra forskerne indikerte at venstre insulære gliomer kompenserer ved å etablere nye funksjonelle forbindelser mellom høyre insula og andre venstre hjernehalvdelregioner, mens høyre insulære gliomer kompenserer ved å styrke eksisterende forbindelser mellom venstre insula og høyre hjernehalvdel.

Angående motoriske nettverk, antyder preliminære funn at i tidlig gliomvekst, forkorter svulsten den korteste stien i det sunne motoriske nettverket, ofrer stabilitet for kompensasjon. Etter hvert som gliomet forstørres og skader det ipsilaterale primære motorområdet mer, gjenoppretter det sunne nettverket stabiliteten, og opprettholder motorisk funksjon i den sunne hjernehalvdelen ved lavere overføringseffektivitet.

1.3 Postoperativ Hjernens Funksjonelle Nettverksreorganisering Er Nøkkelen til Motorisk Gjenoppretting Forskning fra Professor Duffaus team rapporterte at under motorisk gjenoppretting, overgang funksjonell kobling mellom den kontralaterale supplementære motorområdet (SMA) og de ipsilaterale primære motor- og sensoriske områdene fra svak til sterk, noe som antyder viktige roller for disse områdene. Imidlertid inkluderte denne studien bare seks pasienter med SMA-gliomer og ignorerte hjernehalvdelsforskjeller.

Preliminære eksperimentelle resultater fra forskerne inkluderte 20 pasienter med postoperative motoriske underskudd (10 nrTMS-sham, 10 nrTMS-behandling). Sammenligning av nodeeffektivitet i det ipsilaterale håndmotorområdet på preoperative, 7 dager postoperative, og gjenopprettingstidspunkter viste en betydelig reduksjon postoperativt og en betydelig økning ved gjenoppretting. Den motoriske gjenopprettingsraten var 90% i nrTMS-gruppen versus 50% i sham-gruppen. Dermed er det foreløpig konkludert at høyfrekvent nrTMS-stimulering av det ipsilaterale håndmotorområdet effektivt kan forbedre motorisk funksjon, potensielt ved å øke nodeeffektiviteten.

1.4 Prinsipper og Anvendelser av Repetitiv Transkraniell Magnetisk Stimulering i Hjernens Funksjonsgjenoppretting Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) bruker skiftende magnetfelt for å generere elektriske felt for ikke-invasiv kortikal stimulering. Forskjellige frekvensmoduser kan produsere eksitatoriske (høyfrekvente, >1 Hz) eller inhibitoriske (lavfrekvente, ≤1 Hz) effekter. Langvarig TMS kan endre kortikal eksiterbarhet, redusere kontralateral inhibisjon, forsterke ipsilateral eksiterbarhet, og fremme kortikal plastisitet.

rTMS er bredt brukt i klinisk rehabilitering for post-slag motoriske/språklige underskudd, psykiatriske lidelser, og epilepsi, med retningslinjer og ekspertkonsensus tilgjengelig. Imidlertid, hos gliompasienter, har nrTMS primært blitt brukt for preoperative kartlegging, med få rapporter om postoperativ funksjonell rehabilitering. Noen studier antyder at nrTMS kan hjelpe gjenoppretting fra akutt iskemi etter gliomkirurgi.

Derfor har dette prosjektet som mål å anvende høyfrekvent nrTMS til det ipsilaterale håndmotorområdet ved bruk av et dobbelblindt, randomisert, kontrollert design. Ved bruk av rs-fMRI-data og motoriske skår innsamlet preoperativt, postoperativt (pre-nrTMS), og ved gjenoppretting (post-nrTMS), vil studien fastslå behandlingseffektivitet og undersøke mekanismen: om høyfrekvent stimulering akselererer økningen i nodeeffektiviteten til det ipsilaterale håndmotorområdet, og letter rask motorisk gjenoppretting.