Långvarig transkutan stimulering och essentiell tremor: En PET-studie

Hypotes:

Den primära forskningsfrågan är om skräddarsydd mönstrad transkutan afferent elektrisk stimulering av median- och radialnerverna via armbandsanordningen Cala TWO avsevärt minskar handskakningar hos individer som diagnostiserats med essentiell tremor som har godkänts som kandidater för djup hjärnstimulering (DBS) kirurgi. . En andra forskningsfråga är om tre månaders behandling med Cala TWO-enheten leder till betydande förändringar i den regionala hjärnans metabolism som är förknippad med terapeutisk effekt.

Mål, syfte eller mål:

Syfte 1: Fastställ den kliniska effekten av Cala TWO-anordningen för att tillfälligt reducera handskakningar i den behandlade handen hos patienter med essentiell tremor (n=20) under en tre månaders behandlingsperiod innan de genomgår DBS-kirurgi för behandling av essentiell tremor på Mayo Klinik.

Syfte 2: Jämför regional hjärnmetabolism mellan baslinjen, efter akut stimulering med Cala TWO-enheten, och vid utgång 3 månader efter terapeutisk behandling med Cala TWO-enheten. 18Ffluorodeoxiglukos (FDG) Positron Emission Tomography (PET)/datortomografi (CT) skanningar kommer att tillämpas i en undergrupp (n=10) av essentiella tremorämnen för att utvärdera förändringar i hjärnvävnadens metaboliska aktivitet som motsvarar regionalt glukosupptag.

Mål 1 Metoder:

Design av Cala TWO-apparatstudien: Försökspersoner kommer att rekryteras uteslutande från vuxna patienter med essentiell tremor (ET) som har godkänts av Mayo Clinic Deep Brain Stimulation Group (som består av neurokirurger, neurologer, psykiatriker och radiologer) för att genomgå djup hjärnstimuleringskirurgi vid Mayo Clinic - Rochester för behandling av ET. Som sådan förväntas försökspersoner som samtycker till denna studie utan vidare uppfylla de fördefinierade inklusionskriterierna som anges nedan för deltagande i studien.

Oavsett vilket kommer alla ämnen att förhandsgranskas mot kriterierna för inkludering/uteslutning genom personliga intervjuer. Dessutom kommer baslinjefunktion och tremors svårighetsgrad att samlas in i studiens första besöksfas. Försökspersoner som redan tar mediciner för ET kommer att tillåtas dessa mediciner under studien utan förändringar i medicintyp eller dosering.

Alla försökspersoner kommer att utrustas med en Cala TWO-enhet baserad på försökspersonens handledsomkrets (liten, medelstor eller stor) och stimuleringshand (höger eller vänster) i början av studiebesöket. Stimuleringshanden kommer att vara handen med allvarligare darrningar (eller den dominerande handen om båda händerna hade samma darrningsgrad) som bestäms av TETRAS-uppgiften som genomfördes under baslinjeutvärderingen och klinisk utvärdering före operation av Mayo Clinic DBS-gruppen. När Cala TWO-enheten har monterats på patientens hand kommer en frekvenskalibreringsprocedur att utföras där patientens tremorfrekvens kommer att bestämmas medan patienten utför en framåtriktad postural hålluppgift. Denna frekvens kommer sedan att inkorporeras i den terapeutiska stimuleringsvågformen.

Stimuleringen kommer att bestå av en serie laddningsbalanserade bifasiska pulser som levereras med en frekvens på 150 Hz, 300 µs pulsbredd och 50 µs interpulsperiod. Stimuleringen kommer att alterneras mellan mediannerven och radialnerven med en frekvens som är lika med tremorfrekvensen (dvs. för en uppmätt tremorfrekvens på 5 Hz kommer stimulering att appliceras över mediannerven i 200 msek och sedan växlas till att appliceras över radialnerven under 200 msek). För att bestämma stimuleringsamplituden kommer neurologen på platsstudien att öka stimuleringsnivån med 0,25 mA-steg tills försökspersonen rapporterar en känsla av stimulansen i områden i hand- eller fingerområdet. Slutlig stimuleringsamplitud kommer att väljas för att vara den högsta stimuleringsnivån under muskelkontraktion som patienten tycker är bekväm (medelvärde: 5,4 mA +/- 2,9). När den maximala tolererbara stimuleringsnivån har identifierats kommer försökspersonerna att få stimulering på den nivån under den 40 minuter långa stimuleringssessionen. Biverkningar kommer att samlas in före, under och efter varje stimuleringssession. Försökspersonerna kommer sedan att få enhetsutbildning och instruktioner från studiepersonal på plats för att genomföra dagliga hemstimuleringssessioner.

Power Statement: Detta är en pilotstudie med en unik ämneskohort.

Dataanalysplan:

En analys av kovariansmodell (ANCOVA) kommer att användas för att bedöma den statistiska signifikansen av skillnaden i medelförändringen i tremor före och efter behandling.

Effekten kommer att mätas som förändringen i TETRAS-skalans mått på tremor i övre extremiteterna efter stimulering jämfört med förstimulering. Ytterligare analyser kommer att inkludera Bain & Findleys 4-gradiga bedömning av typiska aktiviteter i dagligt liv (ADL) och Patient Global Impression - Severity (PGI-S) 7-gradig skala av försökspersonernas personliga bedömning av hur mycket deras tremornivå förbättrade eller försämrade i förhållande till deras baslinjetillstånd före stimuleringssessionen.

Det primära säkerhetsmåttet kommer att vara en analys av biverkningstyper och -frekvenser för alla inskrivna försökspersoner, där biverkningsfrekvensen kommer att beräknas som procentandelen av det totala antalet försökspersoner med en biverkning.

Mål 2 metoder:

Utredarna föreslår att man ska rekrytera försökspersoner (n=10; ålder 21-70) från populationen av försökspersoner som har registrerat sig i Cala TWO-enheten, som är en 3-månaders behandlingsstudie med Cala TWO-enheten före försökspersonens schemalagda djupa hjärnstimulering kirurgi. Denna valfria komponent i denna studie kommer att utföra tre vanliga PET/CT-sessioner på dessa ämnen vid Mayo Clinic Molecular Research Imaging Facility för att utvärdera förändringar i hjärnvävnadens metaboliska aktivitet som ett resultat av 3 månaders behandling med enheten. Den avancerade kliniska PET-skannern PET/CT kommer att användas i denna studie, utrustad med digitala fotomultiplikatordetektorer av kisel.

Första sessionen: äger rum vid en försökspersons inträde i Cala TWO-studien (början av månad 1) och före någon behandling med Cala-enheten.

Andra sessionen: äger rum följande dag efter en 40 minuters behandlingsperiod med Cala-apparaten.

Tredje sessionen: äger rum i slutet av den tredje månaden av enhetens användning.

Minimera strålningsrisken: Genom att använda en avancerad klinisk PET-skanner, utrustad med digitala fotomultiplikatordetektorer av kisel, kommer utredarna att använda en reducerad intravenös dos av FDG (8 mCi).

Dämpningskorrigeringsskanningar: För PET/CT kommer en lågdos CT-fusionskalleskanning (~1 min) att göras för dämpningskorrigering och anatomisk samregistrering.

Steg-för-steg-schema:

FDG-skanningsplatserna är tillgängliga kl. 7:30, 8:00, 8:30 och 10:30. Deltagare med huvudtremor skulle ha problem med att få kvalitetsskanningar. Om så är fallet kommer en huvudsäker procedur att inkluderas.

1. En 4 timmars fasta krävs före FDG-injektion. Patienterna får instruktioner om att förbli välhydrerade och ha en lågkolhydratdiet 18 timmar innan deras möte.
2. Ingen betydande alkohol- eller koffeinkonsumtion och ingen användning av Cala TWO-enheten inom 8 timmar efter en PET-session.
3. Blodsockernivån kommer att kontrolleras genom ett blodprov med fingerstick. Fastande blodsocker bör vara under 200 mg/dL.
4. Kvinnor i fertil ålder kommer att gå igenom ett urin-graviditetstest, om det inte finns bevis på negativa resultat inom 48 timmar före undersökningen.
5. 8 mCi FDG-injektion genom IV och vila i upptagningsrummet (öppna ögon i ett svagt upplyst rum).
6. Vid 30 minuters upptagningstid, genomför en PET/CT-skanning i 15 minuter. En 1 min CT-fusionsskallebild kommer att förvärvas för dämpningskorrigering och anatomisk samregistrering.

Power Statement: Detta är en pilotstudie med en unik ämneskohort.

Dataanalysplan:

CortexID (GE Medical Systems, LLC) och MIMneuro (MIM Software Inc.) kommer att användas för att bekräfta kvalitetskontrollen av PET-bilden. Ytterligare kvantitativ analys av PET-bilder kommer att utföras med SPM, FSL och Analysera. CortexID. Denna kvantifieringsprocedur använder en patientspecifik FDG z-poängkarta härledd genom att jämföra ytprojektionskartan (z-SPM) med en ålders- och könsmatchad normal kontroll FDG-databas.