Att accelerera motorisk återhämtning hos gliompatienter med postoperativ nrTMS

Forskningsmål:

Undersöka förhållandet mellan motorisk rehabilitering och förändringar i motoriska funktionella nätverk efter nrTMS-terapi, samt bekräfta den kontralaterala handmotoriska området som ett effektivt rehabiliteringsmål.

Validera effekten av högfrekvent nrTMS-stimulering för att rehabilitera motoriska brister hos patienter med gliom.

Studiedesign: En randomiserad, dubbelblind, sham-kontrollerad klinisk prövning. Behöriga postoperativa gliompatienter med motorisk dysfunktion kommer att randomiseras till nrTMS-behandlings- eller sham-grupper. Högfrekvent nrTMS eller sham-stimulering riktad mot det kontralaterala handmotoriska området kommer att administreras i 7 på varandra följande dagar. Fugl-Meyer Assessment (FMA)-poäng och muskelstyrka i den drabbade lemmen kommer att utvärderas för att fastställa överlägsenheten hos nrTMS jämfört med sham-stimulering.

Totalt antal fall: Studien består av två delar, varje del inkluderar 43 patienter.

Fallurval:

Inklusionskriterier:

A. Högerhänt; B. Ålder: 25-65 år; C. Ingen tidigare neurologisk sjukdomshistorik; D. Vaken kraniotomi med intraoperativ direkt kortikal stimulering eller MEP-kartläggning för lokalisering av motoriska områden; E. Postoperativ patologi bekräftar nyupptäckt gliom; F. Villig att genomgå nrTMS-terapi; G. Bestående motorisk dysfunktion (muskelstyrka/FMA-poäng inte återställd till preoperativa nivåer) vid dag 7 postoperativt.

Exklusionskriterier:

A. Tumör som korsar mittlinjen till den kontralaterala hjärnhalvan; B. Huvudrörelse >1 mm eller rotation >1° under rs-fMRI-insamling; C. Frånvaro av postoperativ motorisk eller taldysfunktion; D. Sårbara populationer (t.ex. gravida kvinnor).

Behandlingsprotokoll: Högfrekvent nrTMS-stimulering riktad mot det kontralaterala handmotoriska området (tummregion).

Effektutvärdering:

Primärt utfall: Återhämtningsgrad för muskelstyrka i den drabbade lemmen. Sekundärt utfall: Återhämtningsgrad för FMA-poäng.

Säkerhetsutvärdering: Pre- och postbehandlings-MRI för att övervaka intrakraniella förändringar.

Statistiska metoder:

1. Randomisering till nrTMS- och sham-grupper.
2. Baslinjejämförelser med t-tester och chi-två-test.
3. Longitudinell analys av muskelstyrka (chi-två) och FMA-poäng (t-tester) vid nyckeltidpunkter: preoperativt, före behandling, efter behandling, 1/2/3 månader postoperativt.

Detaljerad beskrivning:

Projekttitel: Klinisk forskningsprotokoll: Accelerera postoperativ motorisk återhämtning hos patienter med motoriska brister efter gliomkirurgi med hjälp av navigerad repetitiv transkraniell magnetstimulering (nrTMS)

Forskningsmål:

Att avslöja förhållandet mellan motorisk återhämtning och förändringar i hjärnans motoriska nätverk efter nrTMS-rehabilitering, och att bekräfta att det ipsilaterala handmotoriska området är ett effektivt mål för motorisk rehabilitering.

Att fastställa effektiviteten av högfrekvent nrTMS-stimulering för motorisk återhämtning hos patienter med motoriska brister efter gliomkirurgi.

Forskningsdesign: En randomiserad, dubbelblind, sham-kontrollerad klinisk prövning kommer att genomföras. Patienter med motoriska brister efter gliomkirurgi som uppfyller inklusions-/exklusionskriterier kommer att slumpmässigt tilldelas antingen nrTMS-behandlingsgruppen eller sham-stimuleringsgruppen. Det ipsilaterala handmotoriska området kommer att vara målet för högfrekvent nrTMS eller sham-stimulering (7 arbetsdagar). Motorisk återhämtning kommer att bedömas med Fugl-Meyer Assessment (FMA)-poäng och muskelstyrkemätningar för att avgöra om nrTMS är överlägset sham-stimulering vid postoperativ motorisk rehabilitering för gliompatienter.

Totalt antal fall: Projektet kommer att bestå av två delar, med 43 patienter i varje del.

Fallurval:

Inklusionskriterier: A. Högerhänt; B. Ålder: 25-65 år; C. Ingen historik av neurologisk sjukdomsbehandling före operation; D. Patienter genomgick vakenkirurgi med intraoperativ direkt kortikal stimulering eller intraoperativ MEP och monopolär stimulering för att identifiera det motoriska funktionsområdet; E. Postoperativ patologi bekräftad som nyupptäckt gliom; F. Behörig för nrTMS-rehabiliteringsbehandling; G. Motorisk funktion har inte återhämtat sig till preoperativa nivåer 7 dagar postoperativt, vilket indikeras av att muskelstyrkepoäng eller FMA-poäng inte återvänder till preoperativa nivåer.

Exklusionskriterier: A. Tumör som korsar mittlinjen till den kontralaterala sidan; B. Huvudrörelse överstigande 1 mm eller huvudrotation överstigande 1° under rs-fMRI-datainsamling; C. Patienter utan postoperativa motoriska eller språkmotoriska brister; D. Sårbara eller speciella populationer, såsom gravida kvinnor.

Behandlingsprotokoll: Högfrekvent nrTMS-stimulering av det ipsilaterala handmotoriska området (tummotoriskt område).

Effektutvärdering:

Primära effektindikatorer: Återhämtningsgrad för muskelstyrka i den drabbade lemmen.

Sekundära effektindikatorer: Återhämtningsgrad för FMA-poäng.

Säkerhetsutvärderingsindikatorer: Pre- och postbehandlings kraniell MRI kommer att utföras för att bekräfta intrakraniella förändringar och säkerställa patientsäkerhet.

Statistiska metoder:

Alla patienter kommer att slumpmässigt delas in i nrTMS-högfrekvensstimuleringsgruppen och sham-stimuleringsgruppen.

Baslinjedatajämförelse: Beroende på datatyp kommer t-tester och chi-två-test att användas för att jämföra baslinjekliniska data mellan de två grupperna, inklusive kön, ålder, patologisk typ, patologisk grad och motorisk funktionsstatus (muskelstyrka och FMA-poäng) vid preoperativt, före behandling, efter behandling, 1 månad postoperativt, 2 månader postoperativt och 3 månader postoperativt.

Chi-två-test kommer att användas för att jämföra skillnader i muskelstyrkeåterhämtning mellan de två grupperna vid olika tidpunkter.

Chi-två-test kommer också att användas för att jämföra skillnader i muskelstyrkeåterhämtning inom varje grupp vid olika tidpunkter.

Oberoende-prov t-test kommer att användas för att jämföra FMA-poängskillnader mellan de två grupperna vid olika tidpunkter.

Parat t-test kommer att användas för att jämföra FMA-poängskillnader inom varje grupp vid olika tidpunkter.

Forskningslängd: Oktober 2024 - Oktober 2027

Forskningsbakgrund: Gliom invaderar ofta motoriska områden i hjärnan, och deras masseffekt, tillsammans med skador på intilliggande normal hjärnvävnad under kirurgisk resektion, leder ofta till postoperativa motoriska brister hos patienter. Nästan 60% av patienter med postoperativa motoriska brister återhämtar sig inte, vilket resulterar i permanenta motoriska funktionsnedsättningar som allvarligt påverkar postoperativ livskvalitet. Dessutom indikerar tillräckliga bevis att gliom, särskilt låggradiga gliom, kan inducera kortikal omorganisation, vilket möjliggör kompensatoriska mekanismer för skadade funktioner. Därför är stimulering av motorisk funktionskompensation och främjande av kortikal omorganisation avgörande för att förbättra patientens livskvalitet och prognos.

Försöksledarnas preliminära forskning har visat att preoperativ nodverkningsgrad i handmotoriska området bestämmer återhämtningstiden för motorisk funktion hos dessa patienter. Gliom som växer i motoriska områden stör omgivande normal kortex, som deltar i motoriska nätverksomorganisation för att upprätthålla normal motorisk funktion. Emellertid orsakar kirurgisk resektion en "sekundär" störning av det redan omorganiserade motoriska nätverket. Nodverkningsgrad avser en nods förmåga att överföra information inom det motoriska nätverket; högre nodverkningsgrad indikerar en starkare roll i nätverket. När resektionsområdet är nära det ipsilaterala handmotoriska området har nodverkningsgraden i det ipsilaterala handmotoriska området redan ökat på grund av kortikal omorganisation. Följaktligen upplever dessa patienter oundvikligen postoperativa motoriska brister, med låga återhämtningsgrader och förlängda återhämtningstider.

Repetitiv transkraniell magnetstimulering (rTMS) har använts i stor utsträckning vid rehabilitering av neurologiska sjukdomar och har sammanfattats i nationella och internationella kliniska riktlinjer och expertråd. Emellertid har TMS i den kliniska hanteringen och rehabiliteringen av gliompatienter endast använts för preoperativ kartläggning av motoriska och språkfunktionella områden, utan rapporter om dess tillämpning för postoperativ funktionsrehabilitering hos gliompatienter. Detta beror på att rehabiliteringsmål och parametrar som används för stroke och andra sjukdomar inte är helt tillämpliga på gliompatienter, och det finns en brist på tydligt definierade behandlingsmål mellan de två rehabiliteringsmetoderna.

Forskningsgruppens preliminära resultat tyder på att högfrekvent nrTMS-stimulering av det ipsilaterala handmotoriska området kan avsevärt påskynda motorisk funktionsåterhämtning. Emellertid, på grund av frånvaron av en strikt kohortkontrollerad prövning, är tillförlitligheten och effektiviteten av nrTMS för motorisk återhämtning fortfarande oklar.

Nationell och internationell forskningsstatus:

1.1 Gliomtillväxt inducerar kortikal omorganisation och förändrar hjärnans funktionella nätverk för kompensation Gliom som involverar motoriska områden kan orsaka allvarliga motoriska brister. Emellertid uppvisar patienter ofta inte brister preoperativt på grund av neuroplasticitet och kortikal omorganisation. Till skillnad från akutinsjuknade stroke är gliom progressiva, vilket ger tid för funktionell kompensation. Traditionella synsätt föreslår att kompensation sker samtidigt med gliomutveckling, först omorganiserande peritumoral vävnad och sedan rekryterande av avlägsna ipsilaterala och kontralaterala områden.

Handmotoriska området är avgörande för motorisk reglering. Frånvaron av preoperativa brister hos vissa patienter med gliom i detta område beror på gliominducerad kortikal omorganisation. Kirurgisk resektion orsakar "sekundär" skada på den kompenserade kortexen, vilket leder till brister. Efterföljande återhämtning hos vissa patienter indikerar att skadad funktion kan kompenseras igen.

Gliom kan förändra styrkan i funktionell konnektivitet. Longitudinella studier visar att funktionell återhämtning åtföljs av ökad konnektivitet, vilket länkar hjärnans funktionella omorganisation till nätverksförändringar. Grafteorianalys avslöjar topologiska egenskapsförändringar; till exempel kan låggradiga gliom öka kortaste väglängd och minska global effektivitet i helhjärnans nätverk. Försöksledarnas preliminära arbete indikerar att gliomtillväxt förändrar närliggande funktionella nätverk, men omorganisationsformen varierar, även för tumörer på samma plats, vilket leder till olika symptompresentationer.

1.2 Skadade funktioner förlitar sig på hjärnans funktionella nätverksomorganisation för kompensation Studier visar att insulära gliom kan kompensera genom att öka kortikaltjocklek och grå substansvolym i den kontralaterala insulan. Analys av helhjärnans funktionella nätverk hos patienter med insulärt gliom av försöksledarna indikerade att vänstersidiga insulära gliom kompenserar genom att etablera nya funktionella förbindelser mellan höger insula och andra vänsterhemisfäriska regioner, medan högersidiga insulära gliom kompenserar genom att stärka befintliga förbindelser mellan vänster insula och höger hemisfär.

Angående motoriska nätverk tyder preliminära fynd på att i tidig gliomtillväxt förkortar tumören den kortaste vägen i det friska motoriska nätverket, offrande stabilitet för kompensation. När gliomet förstoras och skadar det ipsilaterala primära motoriska området mer, återställer det friska nätverket stabiliteten, upprätthållande motorisk funktion i den friska hemisfären vid lägre överföringseffektivitet.

1.3 Postoperativ hjärnans funktionella nätverksomorganisation är nyckeln till motorisk återhämtning Forskning från professor Duffaus team rapporterade att under motorisk återhämtning övergår funktionell konnektivitet mellan den kontralaterala supplementära motoriska området (SMA) och de ipsilaterala primära motoriska och sensoriska områdena från svag till stark, vilket föreslår viktiga roller för dessa områden. Emellertid inkluderade denna studie endast sex patienter med SMA-gliom och ignorerade hemisfäriska skillnader.

Försöksledarnas preliminära experimentella resultat inkluderade 20 patienter med postoperativa motoriska brister (10 nrTMS-sham, 10 nrTMS-behandling). Jämförelse av nodverkningsgrad i det ipsilaterala handmotoriska området vid preoperativt, 7 dagar postoperativt och återhämtningstidpunkter visade en signifikant minskning postoperativt och en signifikant ökning vid återhämtning. Den motoriska återhämtningsgraden var 90% i nrTMS-gruppen jämfört med 50% i sham-gruppen. Således dras preliminärt slutsatsen att högfrekvent nrTMS-stimulering av det ipsilaterala handmotoriska området effektivt kan förbättra motorisk funktion, potentiellt genom att öka nodverkningsgrad.

1.4 Principer och tillämpningar av repetitiv transkraniell magnetstimulering vid återhämtning av hjärnfunktion Transkraniell magnetstimulering (TMS) använder föränderliga magnetfält för att generera elektriska fält för icke-invasiv kortikal stimulering. Olika frekvenslägen kan producera exciterande (högfrekvent, >1 Hz) eller hämmande (lågfrekvent, ≤1 Hz) effekter. Långvarig TMS kan förändra kortikal excitabilitet, minska kontralateral hämmning, förbättra ipsilateral excitabilitet och främja kortikal plasticitet.

rTMS används i stor utsträckning i klinisk rehabilitering för post-stroke motoriska/språkbrister, psykiatriska störningar och epilepsi, med tillgängliga riktlinjer och expertråd. Emellertid har nrTMS hos gliompatienter främst använts för preoperativ kartläggning, med få rapporter om postoperativ funktionsrehabilitering. Vissa studier föreslår att nrTMS kan hjälpa till återhämtning från akut ischemi efter gliomkirurgi.

Därför syftar detta projekt till att tillämpa högfrekvent nrTMS på det ipsilaterala handmotoriska området med en dubbelblind, randomiserad, kontrollerad design. Med hjälp av rs-fMRI-data och motorpoäng insamlade preoperativt, postoperativt (före nrTMS) och vid återhämtning (efter nrTMS) kommer studien att fastställa behandlingseffektivitet och undersöka mekanismen: om högfrekvent stimulering påskyndar ökningen av nodverkningsgrad i det ipsilaterala handmotoriska området, vilket underlättar snabb motorisk återhämtning.