السيطرة على مرض باركنسون مع التكيف تحفيز الدماغ العميق

الهدف العام من التجربة التالية هو ملاحظة وقياس التأثير السريري للتحفيز التكيفي للدماغ العميق ومقارنته بالتحفيز القياسي. ويتم تحقيق ذلك من خلال إجراء تسجيل سلبي من أقطاب التحفيز العميق للدماغ أو DBS لمرضى باركنسون بعد الجراحة، وإجراء تحليل طيفي للمجموعات ثنائية القطب لتحديد نقاط التلامس المثالية للتحفيز والتسجيل المتزامنين. وكخطوة ثانية، يتم إجراء تحفيز سريري أحادي القطب مستمر وقياسي عند نقطة التلامس المحددة لتحديد المعايير التي تحقق تحسينات سريرية مثل تثبيط الرعاش.

يتم إجراء التحفيز المتقطع التالي وفقاً لسعة موجة بيتا من أجل تحديد عتبات التحفيز المناسبة للتحفيز التكيفي، والتي يمكن اختبارها بعد ذلك مقابل التحفيز المستمر القياسي. وتظهر النتائج تحسناً في المخرجات السريرية باستخدام التحفيز التكيفي مقارنة بالتحفيز القياسي عالي التردد، على الرغم من الانخفاض الملحوظ في كمية الشحنة الكهربائية المقدمة ووقت التحفيز. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية، مثل التحفيز التقليدي عالي التردد، في أنها تقلل من إجمالي التحفيز في الدراسات الحادة، وبالتالي تحافظ على عمر البطارية بالإضافة إلى تحسين الأداء الحركي.

تمتد تداعيات هذه التقنية نحو علاج الاضطرابات العصبية والنفسية العصبية الأخرى التي تُعالج بالتحفيز العميق للدماغ (DBS)، حيث أن حالات أخرى مثل الرعاش تتقلب أيضاً، وبالتالي قد تكون قابلة للاستجابة لنهج التحفيز التكيفي. وقد تطورت فكرة هذه الطريقة ببطء بمرور الوقت مع إدراك عدد من المجموعات البحثية لأهمية التزامن المفرط، ولا سيما تذبذبات بيتا، في الفيزيولوجيا المرضية لمرض باركنسون. ابدأ بالحصول على موافقة مستنيرة لإجراء التجربة من مريض يعاني من مرض باركنسون المقاوم للعلاج الطبي.

بعد عملية زرع أقطاب التحفيز العميق للدماغ (DBS)، يتوفر قطبان من أقطاب DBS يحتوي كل منهما على أربعة نقاط تلامس. يمكن إرسال نبضة تحفيزية إلى نقطة تلامس واحدة، مع إمكانية الحصول على تسجيلات من نقطتي التلامس المجاورتين. يمكن تغيير نقطة التلامس المستخدمة في إرسال التحفيز حسب الرغبة في الليلة التي تسبق الإجراء التجريبي؛ حيث يتم إيقاف أدوية مريض باركنسون في صباح اليوم التالي عند وصول المريض لإجراء الاختبارات، وابدأ بغسل يديك.

بعد ذلك، قم بإزالة أسلاك القطب الكهربائي برفق من غطائها الواقي. ثم، قم بتوصيل أقطاب DBS الخارجية بكابل التوصيل. وأخيراً، قم بتوصيل القطب الكهربائي بالمضخم.

أخيراً، قم بتوصيل القطب المرجعي فوق الترقوة اليسرى للمريض. ثم سجل جهد المجال المحلي ثنائي القطب (LFP) من الملامسين صفر واثنين في الجانب المقابل للجانب الأكثر تضرراً بينما يكون المريض في حالة راحة. بعد ذلك، كرر التسجيل ثنائي القطب من الملامسين واحد وثلاثة.

أجرِ تحليلاً للطيف القدرة لتحديد تردد ذروة بيتا الخاص بالمريض وزوج التلامس ثنائي القطب الذي سجل أعلى سعة لبيتا لاختبار التحفيز، وهما القطبين L zero و L two. في هذا المثال، بعد تحديد زوج التلامس ثنائي القطب ذي أعلى سعة لبيتا، واللذان سيكونان في هذه الحالة zero و two، اختر التلامس الذي يربط بينهما ليكون تلامس التحفيز أحادي القطب، وذلك لتوصيل المريض بنظام التحفيز العميق للدماغ (DBS) التكيفي.

قم بتوصيل المضخم التناظري بمحول الإشارة من تناظرية إلى رقمية (A to D converter) وبجهاز الكمبيوتر المحمول الذي يعمل عليه برنامج تحليل الإشارات. في المرحلة الثانية، قم بترشيح الإشارة رقمياً حول ذروة بيتا المحددة للمريض باستخدام نطاق تمرير يبلغ 4 hertz. يراقب البرنامج سعة بيتا ويستخدم هذه القيمة للتحكم في التحفيز؛ ومع وجود عتبة محددة مسبقاً، يتم تنعيم سعة بيتا باستخدام نافذة تنعيم تبلغ 400 milliseconds.

بعد ذلك، قم بتوصيل D بمشغل (trigger) في المحفز. الخطوة التالية هي تشغيل التحفيز التقليدي عالي التردد بجهد كهربائي أولي قدره صفر. ثم قم بتوصيل المحفز بالمريض عبر المضخم بصرياً، وقم بعزل جميع التوصيلات المتصلة بالمريض.

قم بتطبيق التحفيز أحادي القطب عند نقطة التلامس التي تم تحديدها سابقاً. راقب قراءة المحفز باستمرار طوال التجربة للتأكد من تقديم التحفيز المتوقع ببطء. قم بزيادة جهد التحفيز بمقدار 0.5 volt في كل زيادة كل بضع دقائق.

البحث عن عتبة التأثير السريري؛ على سبيل المثال، تحسن في الرعاش، أو التيبس، أو البطء في الحركة. يتم تحديد جهد التحفيز المفيد سريرياً، والذي يتراوح عموماً بين 1.5 و3 فولت، ويكون له آثار جانبية طفيفة أو معدومة، مثل المذل (paresthesia)، عند التحفيز بجهد التأثير السريري.

قم بإيقاف تشغيل المحفز باستخدام منحدر هبوطي (ramp down) لمدة 250 millisecond. ثم، وبينما لا يزال التحفيز عند الجهد الفعال سريرياً، قم بتشغيل المحفز باستخدام منحدر صعودي (ramp up) لمدة 250 millisecond. اسأل المريض عن وجود مذل (paresthesia) أو أي آثار جانبية أخرى شعر بها عند إيقاف وتشغيل التحفيز في حال وجود آثار جانبية.

استمر في خفض الجهد الكهربائي بخطوات قدرها 0.25 volts واختبر وجود المذّ (paresthesia) عن طريق إيقاف التحفيز وتشغيله عندما لا يتم الإبلاغ عن المزيد من المذّ. اضبط الجهد الكهربائي بحيث يكون أقل بمقدار 0.1 volts من هذا الحد، ثم قم بتشغيل التحفيز. بعد ذلك، قم بزيادة حد تحفيز سعة بيتا (beta amplitude trigger threshold) وتأكد من بقاء التأثير السريري، ثم استمر في زيادة حد تحفيز سعة بيتا تدريجياً إلى مستوى يؤدي إلى تحقيق الحد الأدنى من وقت التحفيز.

مع الحفاظ على التأثير السريري، يجب استهداف أن يكون التحفيز فعالاً بنسبة 50% كحد أقصى من الوقت. يعد ضبط عتبة التشغيل ومعاملات التحفيز لضمان التحفيز العميق للدماغ (DBS) التكيفي المناسب دون حدوث تشغيل ذاتي خطوة حاسمة. ويتطلب تحقيق ذلك معايرة دقيقة وبطيئة للعتبة وجهود التحفيز مع المراقبة اللصيقة للمريض.

بمجرد ضبط عتبة التحفيز ومعايير التنبيه، أوقف التحفيز لمدة 10 دقائق لإزالة تأثير التنبيه. تأكد من تعمية المرضى عن ظروف الاختبار. ابدأ في تقديم التحفيز العميق للدماغ التكيفي (adaptive DBS) أو التحفيز العميق للدماغ التقليدي (conventional DBS) أو عدم التحفيز.

اترك حالة الاختبار لتعمل لمدة خمس دقائق كفترة استقرار. وبعد مرور خمس دقائق، ابدأ الاختبار السريري. قم بتقييم المريض باستخدام مقياس توحيد تقييم مرض باركنسون.

يمكن أيضاً استخدام مقاييس تقييم موضوعية مثل قياس التسارع أو قياس الحركة. بعد الانتهاء من حالة اختبار واحدة، قم بإيقاف التحفيز لفترة راحة أخرى مدتها 10 minutes. ثم قم بتفعيل النوع التالي من التحفيز، مع البدء مجدداً بفترة تثبيت مدتها five minutes قبل إجراء التقييم.

قم بتثبيت عرض نبضة الجهد وتردد التحفيز بشكل متماثل عبر جميع ظروف الاختبار، بحيث يكون الاختلاف الوحيد متعلقاً بتوقيت التحفيز. وفيما يتعلق بسعة موجات بيتا طوال فيديو الاختبار السريري، قم بتسجيل المهمة بحيث يمكن لخبير مستقل إجراء تقييم تعمى عنه الرؤية في وقت لاحق. تظهر هنا النسبة المئوية للتحسن الحركي مقارنة بالحالة غير المحفزة، كما قيمها مراقب غير معمى خلال الجلسة التجريبية، وذلك لكل من DBS التقليدي، وDBS التكيفي، والتحفيز العشوائي. كما أُجريت تقييمات تعمى عنها الرؤية من خلال تقييم فيديوهات الأداء الحركي.

تحسنت درجات المهارات الحركية بنسبة 66% و50% أثناء تطبيق التحفيز العميق للدماغ (DBS) التكيفي في الحالتين المكشوفة والمعماة على التوالي. وعلى الرغم من انخفاض إجمالي كمية التحفيز، كانت النتيجة السريرية أفضل بنسبة 29% في الحالة المكشوفة وبنسبة 27% في الحالة المعماة في مجموعة التحفيز العميق للدماغ التكيفي مقارنة بمجموعة التحفيز العميق للدماغ التقليدي. وعند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر المراقبة المستمرة للمريض لرصد أي آثار جانبية محتملة أو تغيرات في الحالة السريرية بعد هذا الإجراء.

يمكن تنفيذ مناهج أخرى، مثل تحفيز مؤشرات حيوية محتملة مختلفة أو استخدام مستويات أو أشكال تحفيز مختلفة، وذلك من أجل استكشاف التنوع الكبير لنماذج التحفيز العميق للدماغ (DBS) التكيفي الممكنة.