Scalar Closed Loop Intraoperativ Studie

Utredaren kommer att mäta DBS lokala framkallade potentialer (DLEP) och/eller lokala fältpotentialer (LFPs) tillsammans med motoriska symptom (tremor och/eller bradykinesi) som svar på djup hjärnstimulering (DBS). Studien kommer att genomföras i operationssalen vid Duke University Medical Center. Ytterligare kostnader för operationssalen kommer att täckas av institutionella resurser på Duke. Studien kommer att utföras på försökspersoner som genomgår implantation av DBS-systemet under en vaken, stereotaktisk procedur för PD.

Ämnesgruppen kommer endast att inkludera patienter som genomgår ett DBS-implantatförfarande för PD. Det kirurgiska ingreppet kommer att fortsätta vid behov för behandling av Parkinsons sjukdom (PD), inklusive implantation av DBS-elektroden (en i STN eller dubbla elektroder i STN och GPi/GPe) i målområdena i hjärnan. För denna forskning kommer försökspersonerna att få tillfälliga (~45 min) perkutana förlängningar av DBS-elektroden/-erna och DBS-ledningskanylen efter implantation. Dessa tillfälliga förlängningar kommer att ansluta till både vårt Duke-stimulerings- och inspelningssystem eller Medtronic RC+S-testinspelningssystemet, alternerande vid behov, för att möjliggöra inspelning och direkt jämförelse av neurala DLEP-svar och/eller LFP:er med de två olika stimulerings-/inspelningssystemen. Detaljer om stimulerings- och registreringssystemet finns i avsnittet Study Interventions. Efter att studien är klar kommer den andra DBS-elektroden (om den är placerad) och de tillfälliga perkutana förlängningarna att tas bort. Sedan kommer det ordinarie kliniska utförandet av proceduren att fortsätta för behandling av patientens rörelsestörning.

Utredaren kommer att mäta tremor och/eller bradykinesi hos personer med PD under DBS. Försökspersonerna kommer att bekanta sig med och kunna öva på utvärderingsuppgifterna innan de förbereder sig för operation. Vidare kommer de att bli ombedda att avbryta användningen av dopaminerga och/eller antitremormediciner över natten före studien (vilket är den kliniska rutinen), för att minska variationen i motoriska symtom på grund av medicinernas tidsförlopp. Utredaren kommer att utföra utvärderingar med unilateral stimulering, med extremiteten kontralateralt till den sida av stimuleringen som används för mätning av motoriska symtom. Försökspersoner kan också uppmanas att betygsätta alla biverkningar som de upplever på en skala från 0 till 10.

Kontakter på försökspersonens DBS-elektrod kommer att användas för stimulering och inspelning. De fyra DBS-kontakterna är betecknade som 0-1-2-3 i ventral-dorsal riktning. För monopolär stimulering kommer en enda kontakt att användas för katodisk stimulering (1- eller 2-) och en ledande dyna kommer att placeras på patientens hud, utanför det sterila fältet, för att fungera som returelektrod. Inspelningskontakterna kommer att vara två andra kontakter på DBS-ledningen. För bipolär stimulering kommer DBS-pulser att appliceras mellan två elektrodkontakter, och inspelningskontakterna kommer att vara de två återstående fria kontakterna. Stimulansvågformen kommer att vara en laddningsbalanserad bifasisk puls, med laddningen begränsad till värden under den gräns som tillverkaren ställt in, 30 µC/cm2. En annan ledande dyna kommer att placeras på motivet för att fungera som inspelningsreferens. För försökspersoner som genomgår DBS-implantationskirurgi kan DBS-ledningskanylen eller en kirurgisk retraktor som normalt är placerad vid kranialsnittsstället också användas som inspelningsreferens eller returelektrod.

Hos försökspersoner med tremordominant PD kommer utredaren att registrera både tremor och DLEP- och/eller LFP-svar från DBS-elektroden. Flera försök kommer att genomföras med olika stimuleringsamplituder, frekvenser (≤185 Hz), tidsmönster och kontaktkonfigurationer. Stimuleringsamplituden kommer att vara mindre än den som identifierats vara obekväm för patienten eller som genererar biverkningar, som bestämts av en neurolog och/eller neurokirurg under den inledande testfasen efter implantationen. De olika stimuleringsparametrarna kommer att levereras i randomiserad ordning, och försökspersonen kommer att bli blind för parametrarna. Mätningar kommer att göras under 2-minuters försök, där stimulering kommer att vara avstängd under den första minuten av försöket och på under den återstående minuten. Vid 30 sekunder in i både av- (baslinje) och på faser av försöket kommer tremor att mätas i 20 sekunder. Den neurala aktiviteten kommer också att mätas från elektroden under både av- och på-fasen. Den totala tid som krävs för datainsamling kommer att vara cirka 45 minuter.

Tremor kommer att mätas med en accelerometer tejpad på baksidan av patientens hand och med handleden utsträckt så att handen är parallell med underarmen. Armbågen kan antingen vara stödd eller ostödd, beroende på vilken som inducerar större tremor (bestäms före eventuella försök i varje individ). Tremor mätt med en accelerometer korrelerar väl med kliniska skakvärdighetsskalor [Elble et al, 2006].

Hos patienter med Parkinsons sjukdom som inte har dominerande tremorsymtom kommer utredaren att registrera både bradykinesitestningssvar och DLEP- och/eller LFP-potentialer. Flera försök kommer att genomföras med olika stimuleringsamplituder, medelfrekvenser (≤185 Hz), tidsmönster och kontaktkonfigurationer. Den maximala levererade amplituden kommer att bestämmas enligt beskrivningen ovan. De olika stimuleringsparametrarna kommer att levereras i randomiserad ordning, och försökspersonen kommer att bli blind för parametrarna. Mätningar kommer att göras i 10-minutersförsök, där stimulering kommer att vara avstängd under de första fem minuterna av försöket och på under de återstående fem minuterna. Vid ungefär 90, 210 och 250 s in i både off (baslinje) och på faser av försöket kommer bradykinesi att mätas under 20 s. Den neurala aktiviteten kommer också att mätas från elektroden under både av- och på-fasen av försöket. Den totala tid som krävs för datainsamling kommer att vara cirka 45 minuter.

För bradykinesimätningar kommer försökspersonen att instrueras att växelvis trycka på höger och vänster knapp på en datormus med pek- och långfingret på handen så snabbt och regelbundet som möjligt. Bradykinesi kommer att mätas som tidpunkten för alternerande fingertryckningar, ett validerat test av bradykinesi [Taylor-Tavares et al., 2005].

Före DBS-operation kan patientens grundläggande patologiska motoriska symtom bedömas i den preoperativa miljön, för att göra patienten bekant med uppgiften före implantationsproceduren. Tremor eller bradykinesi kommer att mätas med den tidigare beskrivna accelerometermätningen eller musklicksuppgiften. Denna uppgift kommer att ta cirka 5 minuter och kommer att utföras i DBS-off-läget. Ingen sedering kommer att ges förrän efter det att detta har slutförts.

Efter DBS-kirurgi kan patientens preoperativa MRI och postoperativa högupplösta CT-skanningar användas för att bestämma platsen för DBS-elektrodkontakter i hjärnan. Placeringen av elektroden under DBS-implantatkirurgi kommer inte att ändras av forskningsstudien.