Badanie STEREO-DBS ET: Analiza sieci mózgowej 7-Teslowego rezonansu magnetycznego do głębokiej stymulacji mózgu w drżeniu samoistnym (STEREO-ET)

WPROWADZENIE I UZASADNIENIE

Głęboka stymulacja mózgu (DBS) jest skuteczną metodą leczenia drżenia samoistnego (ET), wolno postępującego zaburzenia neurologicznego. Efekt DBS opiera się na modulacji nieprawidłowo działających sieci mózgowych poprzez dostarczanie impulsów elektrycznych we wzgórzu. Jednak indywidualna poprawa po DBS pozostaje zmienna i 20% pacjentów doświadcza działań niepożądanych. Wykorzystując łączność strukturalnego rezonansu magnetycznego 7-Tesli (7T MRI) do wizualizacji nieprawidłowo działających sieci, można zindywidualizować umieszczanie i aktywację elektrod DBS.

Obecne rozmieszczenie i ustawienia elektrod DBS we wzgórzu silnie połączonym są oparte na obrazach MR o mocy 1,5 Tesli lub 3 Tesli. Te modalności o niskiej rozdzielczości nie są w stanie zwizualizować wielu sieci mózgowych w tym małym jądrze i zapobiec aktywacji elektrod skierowanej na jego projekcje korowe. Zintegrowane mapy sieci strukturalnej (7T MRI) umożliwią opartą na sieci mózgowej i specyficzną dla pacjenta DBS, poprawiając objawy motoryczne i jakość życia.

Od lat 80-tych DBS for ET był ukierunkowany na wzgórze, głęboko osadzone jądro istoty szarej mózgu. Obecny nacisk w dziedzinie DBS kładzie się na sieci neuronowe, a nie na oddzielne jądra w mózgu. Kilka badań wykazało, że ET wynika z patologicznej aktywności sieci w projekcjach móżdżkowo-wzgórzowo-korowych; dentato-rubro-thalamic-tract. W ostatnich latach kilka grup DBS donosiło o wykorzystaniu MRI do wizualizacji połączeń wzgórza i przewodu zębowo-rubro-wzgórzowego w DBS dla ET.

Wzgórze jest częścią wielu dużych sieci mózgowych. DBS skutecznie poprawia drżenie i jakość życia pacjentów z drżeniem samoistnym tylko poprzez modulację swojej sieci motorycznej. Aby poprawić umieszczanie i aktywację DBS, konieczne jest zrozumienie sieci i modulującego efektu stymulacji. Do tej pory wizualizacja tych sieci była ograniczona ze względu na niską rozdzielczość i brak połączeń strukturalnych (wizualizacja projekcji móżdżkowo-wzgórzowo-korowych za pomocą rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją i łączności probabilistycznej).

W związku z tym badacze dodali 7T T2, FGATIR ​​(sekwencja szybkiego odzyskiwania inwersji istoty szarej) i sekwencje ważone dyfuzją w Spinoza Center i wykazali, że probabilistyczne analizy sieci wzgórza (segmentacja wzgórza) z powodzeniem identyfikują obszar we wzgórzu, który ma największą gęstość połączeń z siecią motoryczną u pacjentów z ET. W niedawnym badaniu pilotażowym badacze wykazali, że wdrożenie segmentacji wzgórza 7T MRI dobrze pasuje do istniejącego schematu pracy chirurgicznej. Dzięki wygenerowaniu 7-Teslowego MRI pokazującego podział motoryczny wzgórza (kolorowy), technika ta wyraźnie zwizualizowała ten nowy cel DBS.

Wzgórze i jego połączenia zostaną uwidocznione za pomocą 7T T2, FGATIR ​​i obrazowania ważonego dyfuzją. Zostaną zwizualizowane główne projekcje wzgórza, w tym projekcje łączące się z pierwotną korą ruchową i czuciową. Umiejscowienie elektrody (za pomocą tomografii komputerowej) zostanie zwizualizowane w odniesieniu do segmentowanych podpodziałów wzgórza.

Mapa sieci 7T MRI, wygenerowana przez połączenie T2 i MRI ważonego dyfuzją, pokazuje podpodziały wzgórza (kolorowe) i ich projekcje korowe. Wynik pokaże następnie, w którym podpodziale wzgórza znajduje się kontakt elektrody DBS i do jakiego obszaru korowego to się przenosi. Wyniki testów klinicznych kontaktu elektrody zostaną następnie skorelowane z mapami sieci. Parametry stymulacji oparte na mapach sieciowych 7T MRI służą do optymalizacji i przewidywania wyników pod względem korzystnych efektów klinicznych (tłumienie drżenia) oraz skutków ubocznych (mowa, chód). Ponieważ wszystkie mapy sieci są wizualizowane na obrazie MRI, umożliwi to zarówno analizę indywidualną, jak i grupową (współrejestrowanie map wielu pacjentów).

W 350 skanach MR 7T, które badacze wykonali do tej pory, rzadko napotykaliśmy niekompatybilne implanty lub ciężką klaustrofobię. Każdy pacjent poddawany jest badaniu przesiewowemu z wykorzystaniem kwestionariusza bezpieczeństwa rezonansu magnetycznego oraz detektora metali rezonansu magnetycznego (zapobiegającego wprowadzeniu materiałów ferromagnetycznych do rezonansu magnetycznego). 7T MRI jest techniką nieinwazyjną, która nie powoduje bólu, a co ważne, pola elektromagnetyczne nie powodują żadnych znanych uszkodzeń tkanek. Podczas zabiegu system MR może czasami wydawać głośne stukanie, pukanie lub inne dźwięki. Dostarczane są zatyczki do uszu, aby zapobiec problemom, które mogą być związane z hałasem generowanym przez skaner. Przez cały czas pacjent będzie monitorowany (wizualnie) i będzie mógł komunikować się z technikiem 7T MRI za pomocą systemu interkomu. Pacjent może (poprosić) o przerwanie akwizycji w dowolnym momencie za pomocą przycisku (ciągłe przytrzymanie przez pacjenta).

Podsumowując, dzięki wdrożeniu analizy sieci mózgowej 7T MRI możliwa jest obecnie bezpośrednia wizualizacja motorycznej części wzgórza. W bieżącym badaniu obserwacyjnym ta technika zostanie oceniona w sposób prospektywny, wprowadzając DBS ukierunkowany na sieć mózgową pacjenta dla ET z dostarczeniem unikalnego i dotychczas niedostępnego leczenia i zestawu danych: 7T MRI wizualizuje anatomiczne połączenia wzgórza dla każdego indywidualnego kontaktu elektrody DBS . Zamiast jednego, pasującego do wszystkich modelu, dostosowane analizy sieciowe umożliwiają spersonalizowane precyzyjne modelowanie w DBS.