El control de la enfermedad de Parkinson con Adaptive estimulación cerebral profunda

El objetivo general del siguiente experimento es observar y cuantificar el efecto clínico de la estimulación cerebral profunda adaptativa y compararlo con la estimulación estándar. Esto se logra realizando una grabación pasiva mediante los electrodos de estimulación cerebral profunda o DBS de pacientes con Parkinson en posoperatorio y llevando a cabo un análisis espectral en montajes bipolares para identificar los contactos óptimos para la estimulación y grabación simultáneas. Como segundo paso, se realiza una estimulación monopolar clínica continua en el contacto identificado para determinar los parámetros que producen mejorías clínicas, como la supresión del temblor.

A continuación, se realiza una estimulación intermitente según la amplitud beta con el fin de identificar umbrales de activación adecuados para la estimulación adaptativa, que luego puede compararse con la estimulación continua estándar. Los resultados muestran mejoras en el resultado clínico con la estimulación adaptativa en comparación con la estimulación estándar de alta frecuencia, a pesar de reducciones significativas en la cantidad de carga eléctrica entregada y en el tiempo de estimulación. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes como la estimulación convencional de alta frecuencia es que, en estudios agudos, reduce la estimulación general y, por tanto, ahorra batería además de mejorar el rendimiento motor.

Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el tratamiento de otros trastornos neurológicos y neuropsiquiátricos tratados con DBS, ya que otras afecciones como el temblor también fluctúan y, por lo tanto, podrían ser susceptibles a un enfoque de estimulación adaptativa. La idea de este método se ha desarrollado lentamente con el tiempo, a medida que varios grupos han reconocido la importancia de la sincronización excesiva, particularmente las oscilaciones beta, en la fisiopatología de la enfermedad de Parkinson. Comience obteniendo el consentimiento informado para el experimento de un paciente con enfermedad de Parkinson refractaria al tratamiento médico.

Tras la implantación de los electrodos de EEC, existen electrodos BS 2D, cada uno con cuatro contactos. Se puede entregar un estímulo a un contacto, y se pueden obtener grabaciones de los dos contactos adyacentes. El contacto que se utiliza para entregar el estímulo se puede cambiar según se desee la noche anterior al procedimiento experimental; al día siguiente por la mañana, cuando el paciente llegue para la prueba, comience lavándose las manos.

Luego, retire con cuidado los cables de los electrodos de su cubierta protectora. A continuación, conecte los electrodos de EEC externos al cable conector. Después, conecte el electrodo al amplificador.

Finalmente, conecte el electrodo de referencia sobre la clavícula izquierda del paciente. A continuación, registre el potencial de campo local bipolar o LFP desde el contacto cero y dos contralaterales al lado más afectado mientras el paciente está en reposo. Luego, repita la grabación bipolar desde los contactos uno y tres.

Realice un análisis espectral de potencia para identificar la frecuencia específica del pico beta del paciente y el par de contactos bipolares con la mayor amplitud beta para la prueba de estimulación, que son los electrodos L cero L dos. En este ejemplo, tras determinar el par de contactos bipolares con la mayor amplitud beta, que en este caso sería cero y dos, seleccione el contacto que está intercalado entre esos dos como el contacto para la estimulación monopolares. Para conectar al paciente al sistema de DBS adaptativo.

Conecte el amplificador analógico al convertidor de A a D y al ordenador portátil que ejecuta el software de análisis de señales. En una segunda etapa, filtre digitalmente la señal alrededor del pico beta específico del paciente con una banda de paso de cuatro hercios. El software supervisa la amplitud beta y utiliza esta para controlar la estimulación; con un umbral preestablecido, la amplitud beta se suaviza mediante una ventana de suavizado de 400 milisegundos.

A continuación, conecte el D a un disparador para el estimulador. El siguiente paso consiste en encender la estimulación convencional de alta frecuencia con un voltaje inicial de cero. Luego, conecte el estimulador al paciente mediante el amplificador de forma óptica, aislado todos los conectores con el paciente.

Aplique la estimulación monopolares en el contacto identificado previamente. Monitoree continuamente la lectura del estimulador durante todo el experimento para asegurar que la estimulación esperada se entregue lentamente. Aumente el voltaje de estimulación en incrementos de 0,5 voltios cada pocos minutos.

En busca del umbral de efecto clínico. Por ejemplo, una mejoría en el temblor, la rigidez o la lentitud. Establezca el voltaje de estimulación clínicamente útil, que generalmente oscila entre 1,5 y tres voltios y tiene efectos secundarios mínimos o nulos, como la parestesia con la estimulación en el voltaje clínicamente eficaz.

Apague el estimulador con una rampa descendente de 250 milisegundos. Luego, manteniendo la estimulación aún en el voltaje clínicamente efectivo, encienda el estimulador con una rampa ascendente de 250 milisegundos. Pregunte al paciente sobre parestesias o cualquier otro efecto secundario experimentado al apagar y encender la estimulación, si existen efectos secundarios.

Continúe reduciendo el voltaje en pasos de 0,25 voltios y pruebe la presencia de parestesia activando y desactivando la estimulación cuando ya no se informe parestesia. Establezca el voltaje 0,1 voltios por debajo de este umbral y active la estimulación. A continuación, aumente el umbral del disparador de amplitud beta y asegúrese de que el efecto clínico persista; continúe aumentando gradualmente el umbral del disparador de amplitud beta hasta alcanzar un nivel que resulte en el tiempo mínimo de estimulación activa.

Mientras se mantiene un efecto clínico, el objetivo es que la estimulación esté activa a lo sumo el 50 % del tiempo. Ajustar el umbral de activación y los parámetros de estimulación para garantizar una DBS adaptativa adecuada sin autoactivación es un paso crucial. Lograr esto requiere una titulación cuidadosa y lenta del umbral y de los voltajes de estimulación, mientras se monitorea estrechamente al paciente.

Una vez establecidos el umbral de activación y los parámetros de estimulación, desactive la estimulación durante 10 minutos para eliminar el efecto de la estimulación previa. Asegurándose de que los pacientes estén ciegos respecto a las condiciones del ensayo. Comience a aplicar DBS adaptativa, DBS convencional o ninguna estimulación.

Permita que la condición de prueba transcurra durante un período de estabilización de cinco minutos. Después de cinco minutos, comience la prueba clínica. Evalúe al paciente utilizando la escala unificada de evaluación de la enfermedad de Parkinson.

Las medidas de evaluación objetiva, como la acelerometría o la actigrafía, también podrían utilizarse. Tras completar una condición de prueba, apague la estimulación durante otro período de descanso de 10 minutos. Luego active el siguiente tipo de estimulación, comenzando nuevamente con un período de estabilización de cinco minutos antes de realizar la evaluación.

Fixe el ancho del pulso de voltaje y la frecuencia de estimulación idénticos en todas las condiciones de prueba, de modo que la única diferencia se relacione con el momento de la estimulación. Con respecto a la amplitud beta durante todo el video de prueba clínica, registre la tarea para que un experto independiente pueda realizar una evaluación ciega en un momento posterior. El porcentaje de mejora motora desde el estado sin estimulación, evaluado por un observador no ciego durante la sesión experimental, se muestra aquí para la DBS convencional, la DBS adaptativa y la estimulación aleatoria. También se realizaron evaluaciones ciegas mediante la revisión de videos del desempeño motor.

Los puntajes motores mejoraron en un 66 % y en un 50 % durante la DBS adaptativa en las condiciones sin enmascaramiento y con enmascaramiento, respectivamente. A pesar de la menor cantidad total de estimulación, el resultado clínico fue un 29 % mejor sin enmascaramiento y un 27 % mejor con enmascaramiento en el grupo de DBS adaptativa en comparación con el grupo de DBS convencional. Al intentar este procedimiento, es importante recordar observar continuamente al paciente en busca de posibles efectos secundarios o cambios en el estado clínico tras seguir este procedimiento.

Se pueden realizar otros enfoques, como la activación de diferentes biomarcadores potenciales o con distintos niveles o formas de activación, con el fin de explorar la gran variedad de posibles paradigmas de DBS adaptativo.