Skalarne badanie śródoperacyjne w pętli zamkniętej

Badacz zmierzy lokalne potencjały wywołane DBS (DLEP) i/lub lokalne potencjały polowe (LFP) wraz z objawami motorycznymi (drżenie i/lub spowolnienie ruchowe) w odpowiedzi na głęboką stymulację mózgu (DBS). Badanie zostanie przeprowadzone na sali operacyjnej Duke University Medical Center. Dodatkowe koszty sali operacyjnej zostaną pokryte ze środków instytucjonalnych w Duke. Badanie zostanie przeprowadzone na osobach poddawanych implantacji systemu DBS podczas obudzonej, stereotaktycznej procedury w PD.

Grupa przedmiotowa będzie obejmowała wyłącznie pacjentów poddawanych zabiegowi wszczepienia implantu DBS z powodu choroby Parkinsona. Procedura chirurgiczna będzie przebiegać zgodnie z potrzebami leczenia choroby Parkinsona (PD), włączając wszczepienie elektrody DBS (jednej do STN lub podwójnych elektrod do STN i GPi/GPe) do docelowych obszarów mózgu. W ramach tego badania uczestnicy otrzymają tymczasowe (~45 min) przezskórne przedłużenie elektrody DBS i kaniuli prowadzącej DBS po wszczepieniu. Te tymczasowe rozszerzenia będą łączyć się zarówno z naszym systemem stymulacji i rejestracji Duke, jak iz systemem rejestrowania testów Medtronic RC+S, naprzemiennie w razie potrzeby, aby umożliwić rejestrację i bezpośrednie porównanie neuronalnych odpowiedzi DLEP i/lub LFP przy użyciu dwóch różnych systemów stymulacji/rejestracji. Szczegóły dotyczące systemu stymulacji i rejestracji znajdują się w części Interwencje w badaniu. Po zakończeniu badania druga elektroda DBS (jeśli została założona) i tymczasowe przedłużenia przezskórne zostaną usunięte. Następnie kontynuowany będzie zwykły kliniczny przebieg zabiegu w celu leczenia zaburzenia ruchowego pacjenta.

Badacz zmierzy drżenie i/lub spowolnienie ruchowe u osób z PD podczas DBS. Uczestnicy zostaną zapoznani i będą mogli przećwiczyć zadania ewaluacyjne przed przygotowaniem do operacji. Ponadto zostaną poproszeni o zaprzestanie stosowania leków dopaminergicznych i/lub przeciwdrgawkowych na noc przed badaniem (zgodnie z rutyną kliniczną), aby zmniejszyć zmienność objawów motorycznych ze względu na czas przyjmowania leków. Badacz przeprowadzi oceny przy użyciu jednostronnej stymulacji, z kończyną przeciwną do strony stymulacji używanej do pomiaru objawów motorycznych. Pacjenci mogą być również poproszeni o ocenę wszelkich skutków ubocznych, których doświadczają w skali od 0 do 10.

Kontakty na elektrodzie DBS pacjenta zostaną wykorzystane do stymulacji i rejestracji. Cztery styki DBS są oznaczone jako 0-1-2-3 w kierunku brzuszno-grzbietowym. W przypadku stymulacji monopolarnej pojedynczy kontakt zostanie użyty do stymulacji katodowej (1- lub 2-), a przewodząca podkładka zostanie umieszczona na skórze pacjenta poza sterylnym polem, aby służyć jako elektroda zwrotna. Kontaktami rejestrującymi będą dwa inne kontakty na odprowadzeniu DBS. W przypadku stymulacji bipolarnej impulsy DBS będą podawane między dwoma stykami elektrod, a stykami rejestrującymi będą dwa pozostałe wolne styki. Kształt fali bodźca będzie impulsem dwufazowym o zrównoważonym ładunku, z ładunkiem ograniczonym do wartości poniżej limitu określonego przez producenta, 30 µC/cm2. Kolejna podkładka przewodząca zostanie umieszczona na obiekcie, aby służyć jako odniesienie do nagrywania. W przypadku pacjentów poddawanych operacji wszczepienia DBS kaniula prowadząca DBS lub retraktor chirurgiczny zwykle umieszczany w miejscu nacięcia czaszki może również służyć jako rejestrująca elektroda odniesienia lub elektroda powrotna.

U osób z PD z dominującym drżeniem badacz rejestruje zarówno drżenie, jak i reakcje DLEP i/lub LFP z elektrody DBS. Przeprowadzonych zostanie kilka prób z różnymi amplitudami stymulacji, częstotliwościami (≤185 Hz), wzorami czasowymi i konfiguracjami styku. Amplituda stymulacji będzie mniejsza niż ta, która została uznana za niekomfortową dla osobnika lub wywołującą skutki uboczne, jak określono przez neurologa i/lub neurochirurga podczas początkowej fazy testowania po wszczepieniu. Różne parametry stymulacji będą dostarczane w przypadkowej kolejności, a pacjent nie będzie wiedział o parametrach. Pomiary będą wykonywane podczas 2-minutowych prób, w których stymulacja będzie wyłączona przez pierwszą minutę próby i włączona przez pozostałą minutę. Po 30 sekundach fazy wyłączenia (linia podstawowa) i fazy badania drżenie będzie mierzone przez 20 sekund. Aktywność nerwowa będzie również mierzona z elektrody zarówno podczas fazy wyłączenia, jak i fazy włączenia. Całkowity czas potrzebny na zebranie danych wyniesie około 45 minut.

Drżenie będzie mierzone za pomocą akcelerometru przyklejonego taśmą do tylnej części dłoni badanego, z wyprostowanym nadgarstkiem w taki sposób, aby ręka była równoległa do przedramienia. Łokieć może być podparty lub niepodparty, w zależności od tego, co wywołuje większe drżenie (określone przed jakimikolwiek próbami u każdego pacjenta). Drżenie mierzone akcelerometrem dobrze koreluje z klinicznymi skalami oceny drżenia [Elble i in., 2006].

U pacjentów z chorobą Parkinsona, u których nie występują dominujące objawy drżenia, badacz rejestruje zarówno odpowiedzi na test bradykinezy, jak i potencjały DLEP i/lub LFP. Przeprowadzonych zostanie kilka prób z różnymi amplitudami stymulacji, średnimi częstotliwościami (≤185 Hz), wzorcami czasowymi i konfiguracjami kontaktu. Maksymalna dostarczona amplituda zostanie określona w sposób opisany powyżej. Różne parametry stymulacji będą dostarczane w przypadkowej kolejności, a pacjent nie będzie wiedział o parametrach. Pomiary będą wykonywane w 10-minutowych próbach, w których stymulacja będzie wyłączona przez pierwsze pięć minut próby i włączona przez pozostałe pięć minut. W przybliżeniu po 90, 210 i 250 s zarówno w fazie wyłączenia (linia podstawowa), jak i w fazie badania, bradykinezja będzie mierzona przez 20 s. Aktywność nerwowa będzie również mierzona z elektrody zarówno podczas fazy wyłączenia, jak i fazy próby. Całkowity czas potrzebny na zebranie danych wyniesie około 45 minut.

W przypadku pomiarów bradykinezji badany zostanie poinstruowany, aby naciskał naprzemiennie prawy i lewy przycisk myszy komputerowej palcem wskazującym i środkowym dłoni tak szybko i regularnie, jak to możliwe. Bradykinezja będzie mierzona jako czas naprzemiennych nacisków palców, co jest zatwierdzonym testem bradykinezji [Taylor-Tavares i in., 2005].

Przed operacją DBS można ocenić podstawowe patologiczne objawy ruchowe pacjenta w warunkach przedoperacyjnych, aby zapoznać pacjenta z zadaniem poprzedzającym zabieg wszczepienia implantu. Drżenie lub spowolnienie ruchowe będą mierzone odpowiednio przy użyciu wcześniej opisanego pomiaru akcelerometru lub zadania kliknięcia myszką. To zadanie zajmie około 5 minut i zostanie wykonane przy wyłączonym DBS. Żadne środki uspokajające nie zostaną podane, dopóki nie zostanie to zakończone.

Po operacji DBS przedoperacyjny rezonans magnetyczny pacjenta i pooperacyjne tomografię komputerową o wysokiej rozdzielczości można wykorzystać do określenia lokalizacji styków elektrod DBS w mózgu. Badanie nie zmieni położenia elektrody podczas operacji wszczepienia implantu DBS.