Name: Un essai randomisé, contrôlé par placebo, de la stimulation électrique crânienne pour la douleur et la fonction physique de la fibromyalgie, à l’aide de biomarqueurs d’imagerie cérébrale (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 33 s
Description: Découvrez la stimulation électrique crânienne pour traiter la fibromyalgie dans un essai contrôlé randomisé. Cette étude utilise l'IRM de connectivité fonctionnelle au repos pour évaluer les mécanismes de la douleur chronique et guider le développement de biomarqueurs cliniques.

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Les auteurs tiennent à remercier les chercheurs du Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitation, y compris le Dr Bruce Crosson et la Dre Lisa Krishnamurthy, pour leur contribution aux travaux. Les auteurs remercient également Grace Ingham pour son aide inestimable dans le processus de tournage. Ce travail a été soutenu en partie par le Rehabilitation Research and Development Service Career Development Award IK2 RX003227(Anna Woodbury) du département des Anciens Combattants des États-Unis (Anna Woodbury) et le Center Grant 5I50RX002358. Le bailleur de fonds n’a aucun rôle dans la conception de l’étude, la collecte de données, la gestion, l’analyse, l’interprétation ou la production de rapports.

Évaluation de l’efficacité de la stimulation électrique crânienne dans la fibromyalgie

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents connus ou de relations personnelles qui auraient pu sembler influencer les travaux rapportés dans cet article. Les opinions exprimées dans cet article sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement la position ou la politique du ministère des Anciens combattants ou du gouvernement des États-Unis.

Les méthodes de l’étude actuelle offrent non seulement la possibilité d’une modalité de traitement très efficace pour la fibromyalgie, mais également la possibilité d’améliorer le processus de diagnostic de la fibromyalgie dès le premier instant de son profil de symptôme de douleur. L’utilisation à la fois du CES actif et du CES fictif, la découverte du type de chaque dispositif individuel dépendant des numéros de série et d’une clé distincte, a permis de mettre en aveugle les sujets et les chercheurs jusqu’à la fin de la participation, protégeant ainsi la validité interne lors de l’administration des évaluations et présentant un tableau clinique plus clair de l’efficacité du dispositif et de la stimulation81. L’ajout de l’exploration des mesures de neuroimagerie de connectivité fonctionnelle aide à alléger une partie du poids accordé aux rapports subjectifs des participants pour déterminer l’efficacité réelle des méthodes de traitement. La flexibilité d’un appareil de gestion de la douleur à domicile offre une facilité d’utilisation et d’accès qui réduit le fardeau des participants, ce qui est particulièrement bénéfique pour une population qui éprouve généralement une douleur considérable, même lors d’activités banales ou basiques. La réduction de la douleur physique et de l’effort pourrait aider à augmenter encore plus l’efficacité des traitements de la fibromyalgie et de la douleur chronique.
Afin d’assurer le bon déroulement des méthodes utilisées, un certain nombre de modifications ont dû être apportées au cours du processus. Périodiquement pendant la collecte de données pour les scans rs-fcMRI, plusieurs sujets sont devenus inconfortables allongés dans le scanner en raison de la douleur. Ces difficultés les ont obligés soit à sortir brièvement du scanner avant de revenir pour terminer leur numérisation, soit à se déplacer tellement qu’ils ont provoqué un artefact de mouvement irrécupérable. Pour compenser les données inutilisables au cours de ce processus, neuf sujets ont reçu deux scans anatomiques T1w, dont le plus clair a finalement été utilisé à des fins d’analyse. Le MRIQC a été utilisé pour identifier tout mouvement excessif de la tête trouvé dans les autres parties des données d’IRM pour lesquelles aucun examen supplémentaire n’a été effectué. À l’aide d’un seuil de déplacement de 0,8 mm, il a été déterminé que quatre sujets avaient eu au moins une séance qui présentait un mouvement excessif. Ces sessions ont été supprimées de l’analyse. Les chercheurs qui ont effectué l’analyse de la connectivité fonctionnelle dans CONN Toolbox ont dû résoudre les erreurs survenues au cours de l’analyse. Par exemple, quatre sujets n’avaient pas de cartes de connectivité basée sur les amorçages (SBC) dans leurs résultats d’analyse de premier niveau pour les mid ou post-scans, ni de matrices de conception de premier niveau même après qu’elles aient déjà été traitées et débruitées. Il a été déterminé que dans une itération précédente d’un projet CONN, seules leurs analyses de base avaient été collectées et traitées. Leurs mid et post-scans ont ensuite été importés, mais CONN a créé des conditions/variables relatives à ces sessions, même si ces sujets n’avaient pas de données à l’époque pour eux. CONN a donc ignoré les données nouvellement importées. La solution a consisté à réexécuter ces sujets à partir de l’étape de prétraitement et à s’assurer que les données prétraitées précédentes étaient écrasées.
En plus d’aborder l’adaptation méthodologique, les chercheurs ont également reconnu les limites méthodologiques de l’étude actuelle. Il est possible que les appareils à l’étude ne soient pas restés dans le groupe auquel ils ont été assignés (DES vrai ou simulé). Bien que cela soit peu probable, à un moment donné, ils auraient pu commencer ou arrêter de recevoir le traitement, faussant ainsi les résultats de manière inexacte. Cette limitation sera abordée par le fabricant de l’appareil lui-même, qui interrogera les appareils à leur retour à l’établissement pour s’assurer qu’ils ont toujours administré ou non le CES comme prévu à l’origine.  Une autre limite des méthodes de traitement est que les enregistrements de l’utilisation de l’appareil dépendent fortement de l’auto-déclaration et de la compréhension exactes des participants. L’appareil enregistre la durée totale d’utilisation, mais il est possible que les participants allument l’appareil sans l’utiliser directement ou qu’ils communiquent de manière erronée d’autres aspects de l’utilisation, tels que la date et l’heure. Les journaux de l’appareil pourraient être affectés par un biais de réponse, ce qui signifierait une déclaration inexacte du traitement administré82. En réponse à ce problème, il pourrait être avantageux d’établir un plan de communication plus fréquent et plus structuré avec chaque participant afin qu’on lui rappelle constamment les registres ainsi que le moment et la façon de les remplir. Il invite également à une réflexion plus approfondie sur les appareils eux-mêmes, leur fonctionnement et la façon dont les enregistrements qu’ils conservent pourraient être améliorés en plus de la stimulation qu’ils fournissent.
Les méthodes explorées dans cette étude ont la capacité d’avoir un impact considérable dans les domaines de la recherche sur la fibromyalgie et de l’évaluation de la douleur chronique dans son ensemble. En ce qui concerne les modalités de traitement existantes de la fibromyalgie, la CES auriculaire et son accessibilité en tant qu’option de gestion de la douleur non pharmacologique et non invasive comblent une lacune importante dans les méthodes existantes. S’il s’avère efficace, le CES répond au climat actuel de mauvaise gestion des analgésiques opioïdes en fournissant une alternative non pharmacologique possible, et il pourrait soulager la douleur supplémentaire excessive causée par des mesures invasives d’intervention et de diagnostic. Les objectifs de neuroimagerie de cette étude servent également un objectif important et nouveau dans les implications des méthodes. Auparavant, il n’y avait pas de résultats de laboratoire ou radioactifs validés comme marqueurs de la fibromyalgie, ce qui a conduit aux difficultés rencontrées lors des tentatives de diagnostic2. L’examen de la connectivité fonctionnelle et de sa relation avec l’activité cérébrale spécifique à la fibromyalgie pourrait changer radicalement le processus de diagnostic ainsi que la détermination du traitement, améliorant ainsi les deux systèmes. Un diagnostic plus rapide et plus fiable s’accompagne également de la possibilité d’une meilleure qualité de vie pour les patients atteints de cette maladie. Leur détresse s’intensifie lorsqu’il n’y a pas de réponses et lorsque l’étendue de leur douleur n’est comprise par personne d’autre. Les mesures objectives de l’évaluation de la douleur permettent aux cliniciens de mieux comprendre ce qu’ils vivent et comment les aider.
Les techniques utilisées dans cette étude ouvrent la porte à une exploration plus approfondie de meilleures méthodes de diagnostic et de traitement de la fibromyalgie et au-delà. La fibromyalgie est loin d’être le seul état de douleur chronique dépendant de l’auto-déclaration du patient et de mesures d’évaluation subjective83. Les techniques de neuroimagerie utilisées dans cette étude pourraient avoir de vastes applications dans les domaines du diagnostic et de l’intervention si les chercheurs continuent d’examiner l’importance de l’activité cérébrale dans la compréhension et le traitement de la douleur chronique. Le CES auriculaire lui-même, s’il s’avère efficace et devient une option de traitement plus courante et plus accessible, pourrait fournir une aide généralisée à la gestion de la douleur à une population qui en a grandement besoin. L’analyse des données est toujours en cours, de sorte qu’il reste à en savoir plus sur l’efficacité de l’adhésion aux méthodes décrites. En fin de compte, les résultats continueront à fournir des informations et à présenter des arguments sur la façon dont la fibromyalgie et des états de douleur chronique similaires devraient être traités à l’avenir.

Parmi les nombreux états existants de douleur chronique, l’une des maladies les plus difficiles à diagnostiquer, à évaluer cliniquement et à traiter est la fibromyalgie. La fibromyalgie est un syndrome de douleur chronique débilitant qui implique une douleur chronique généralisée, une diminution de la fonction physique, de la fatigue, des troubles psycho-émotionnels et du sommeil, et diverses plaintes somatiques affectant environ 2 à 3% de la population générale des Amériques (environ 8 millions de personnes aux États-Unis) 1. Le diagnostic de la maladie dépend fortement de la compréhension par le patient de son propre profil de symptômes et de son expérience de la douleur, et sans cette bonne compréhension de la maladie par le clinicien et le patient, les méthodes de traitement perdent considérablement leur efficacité2. Une meilleure définition des origines et de l’impact de la fibromyalgie, ainsi qu’un biomarqueur clinique fiable pour guider le diagnostic et le traitement de la fibromyalgie, sont nécessaires pour mieux servir tous les patients.
Même avec un diagnostic confirmé, les difficultés avec le processus de traitement ne font que croître. Dans l’ensemble, la douleur chronique touche plus de personnes que les maladies cardiaques, le diabète et le cancer réunis. La nature subjective de son évaluation la place comme l’un des principaux moteurs de l’épidémie d’opioïdes, en particulier compte tenu de la difficulté à discerner la douleur physique incomplètement traitée des troubles liés à l’utilisation de substances et du comportement de recherche de drogues3. En 2020, 91 799 décès par surdose de drogue sont survenus aux États-Unis (une augmentation de 30 % par rapport à 2019), et les opioïdes se sont avérés être la principale cause de ces décès (74,8 % de tous les décès par surdose de drogue en 2020)4. Ainsi, des alternatives non pharmacologiques sont nécessaires pour le traitement de la douleur chronique et de la fibromyalgie afin de ralentir l’épidémie d’opioïdes, ce qui est particulièrement important dans la population des anciens combattants où le risque de suicide et de trouble de consommation d’opioïdes est plus élevé5. Les thérapies non pharmacologiques et complémentaires sont donc souvent utilisées comme traitements de première intention6.
La recherche de nouvelles interventions efficaces contre la fibromyalgie a conduit de nombreux chercheurs et cliniciens à des méthodes de stimulation cérébrale non invasives, y compris la stimulation crânienne. Même si les mécanismes physiopathologiques qui entraînent le développement de la maladie n’ont pas été déterminés de manière définitive, les preuves existantes soutiennent l’idée que la fibromyalgie est un trouble du dysfonctionnement du système nerveux autonome et des mécanismes centraux (c’est-à-dire le cerveau et la moelle épinière) de traitement de la douleur 7,8. La stimulation de certaines zones du cerveau pourrait conduire à une amélioration de la fonction dans ces zones de traitement. La stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) et la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) ont été corrélées à une réduction de la douleur, mais ont également été associées à une irritation du cuir chevelu au site d’activation, à des maux de tête et à une inaccessibilité en dehors des installations de traitement9. La stimulation non invasive du nerf vague (nVNS), qui peut fournir une neuromodulation par stimulation de la peau au niveau du cou ou au niveau de l’oreille, a le potentiel de traiter la douleur chronique, et il a été démontré que la stimulation invasive du nerf vague (VNS) améliore les symptômes de la douleur chronique10. Cependant, ni les SNV invasives ou non invasives n’ont été suffisamment explorées dans la littérature ou entièrement validées pour une utilisation dans le traitement de la fibromyalgie 11,12,13,14.
L’électrostimulation crânienne (CES) est un traitement de stimulation cérébrale non pharmacologique et non invasif qui consiste en un microcourant alternatif pulsé (inférieur à 0,5 mA) appliqué via des électrodes transcutanées placées sur les lobes d’oreille15. Il est remarquablement accessible et peut être délivré par le biais d’appareils portables utilisés par les patients dans leur propre espace de vie. Par rapport à d’autres méthodes de stimulation crânienne, la nature non invasive et la commodité de l’auto-application du patient à domicile augmentent le potentiel du CES en tant qu’option bénéfique pour l’utilisation généralisée du traitement de la fibromyalgie et l’autogestion de la douleur. Il a été autorisé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis comme traitement de l’insomnie, de la dépression, de l’anxiété et de la douleur15.
L’étude actuelle évalue l’efficacité du CES en tant que modalité de traitement de la fibromyalgie en comparant le CES actif (administré par un véritable dispositif d’étude) au CES simulé (administré par un dispositif d’étude fictif). Il existe des preuves préliminaires à l’appui de l’utilisation du CES dans le traitement de la douleur telle que la fibromyalgie16,17. Une étude de 2001 portant sur 60 participants randomisés pour un CES actif ou simulé pendant 3 semaines de séances quotidiennes de 60 minutes a révélé une amélioration de 28% des scores de points sensibles, une amélioration de 27% des scores de douleur générale et aucun effet placebo18. Le CES n’a pas été évalué dans une population d’anciens combattants, ni chez les hommes atteints de fibromyalgie. Une revue systématique du CES financée par le ministère des Anciens Combattants (VA) publiée en 2018 a conclu que les preuves sont insuffisantes pour que le CES ait des effets cliniquement importants sur la fibromyalgie, étant donné que la plupart des essais comportaient des échantillons de petite taille, de courtes durées et un risque élevé de biais dû à une mise en aveugle inadéquate. Cependant, la revue suggère que le CES ne provoque pas d’effets secondaires graves, et il existe des preuves de faible résistance suggérant des avantages modestes chez les patients souffrant d’anxiété et de dépression19. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires concernant l’utilisation de ce dispositif à faible risque approuvé par la FDA, en particulier dans la fibromyalgie.
Afin d’évaluer pleinement l’efficacité, les chercheurs ont évalué la forme physique ainsi que les biomarqueurs neuronaux et l’expérience de la douleur. Le but du traitement des états douloureux chroniques est d’améliorer la fonction physique. La fibromyalgie est constamment corrélée à des effets négatifs sur la fonction physique et la perception des patients de leurspropres capacités physiques. Des études antérieures ont utilisé des évaluations simples de la condition physique pour déterminer l’endurance et la mobilité, telles que le test de marche en 6 minutes (6MWT)20,21, le test de position assise à debout (5TSTS)20 et diverses mesures de la capacité de charge et de la force dans le contexte des activités quotidiennes22. Pour tenir compte des mesures standard tout en atténuant la quantité d’activité intense requise juste avant une IRM, l’équipe de l’étude a utilisé le test assis debout de 30 secondes comme mesure de l’endurance et de la mobilité, ainsi que les flexions des biceps et un test de préhension comme mesures de la force23. Les mouvements requis dans chacune de ces évaluations sont très courants dans les activités quotidiennes, il s’agit donc d’une mesure claire de la façon dont les gens fonctionnent physiquement dans leur vie quotidienne, avec et sans traitement.
Même avec des évaluations subjectives de la douleur et des mesures de l’efficacité de la fonction physique, les mécanismes du CES ne sont pas entièrement compris. Des études antérieures en neuroimagerie ont cherché à mieux comprendre en explorant l’effet direct du CES sur la connectivité du réseau dans le cerveau. Feusner et al.24 ont constaté que la CES est associée à une désactivation corticale pour 0,5 Hz et à une stimulation 100 μA des régions médianes frontales, pariétales et postérieures bilatérales et ont postulé que la fréquence de la stimulation peut avoir plus d’effet que l’intensité du courant par rapport à la désactivation corticale. Leur groupe a constaté des effets significatifs sur certains nœuds du réseau en mode par défaut (DMN), mais pas tous. Les auteurs suggèrent que, sur la base de ces données, le CES peut affecter la connectivité fonctionnelle à l’état de repos. Il a été démontré que la fibromyalgie et d’autres états de douleur chronique affectent la connectivité cérébrale intrinsèque dans les régions associées à la douleur et à la perception25,26, de sorte que les traitements qui modifient la connectivité fonctionnelle en réponse pourraient s’avérer à la fois bénéfiques et efficaces. Une exploration plus approfondie des effets à plus long terme du traitement quotidien en relation avec l’amélioration clinique, ainsi que de la relation entre l’activation décédée dans le cerveau et les diminutions précédemment observées des fréquences de l’électroencéphalogramme, est nécessaire pour mieux comprendre le mécanisme thérapeutique de l’action27.
L’imagerie par résonance magnétique de connectivité fonctionnelle à l’état de repos (rs-fcMRI) est la méthode de neuroimagerie qui permet d’observer ces changements de connectivité fonctionnelle. L’IRMf longitudinale à l’état de repos permet aux cliniciens et aux chercheurs d’établir une base de référence de la connectivité de l’état de repos et de suivre les altérations au fil du temps en réponse aux méthodes de traitement CES. Il aide également à déterminer comment les changements dans la connectivité fonctionnelle sont corrélés aux différences dans l’expérience de la douleur. Les études initiales de neuroimagerie pour la fibromyalgie ont utilisé la tomographie par émission de positrons (TEP) et la tomographie par émission de photons uniques (SPECT) pour examiner le cerveau, mais il y a des problèmes avec les deux techniques à cet égard : la SPECT a une résolution inférieure à celle de la TEP, et les scanners TEP sont invasifs, ce qui n’est pas préférable pour les patients souffrant de douleur chronique. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) a une résolution supérieure à celle de la SPECT, mais elle examine l’activité cérébrale en réponse à des actions spécifiques des patients ou à des perceptions de stimuli28. Ce sont les IRMr rs-fc qui peuvent décrire la connectivité fonctionnelle entre les régions du cerveau et peuvent être en mesure de déterminer où et comment la fibromyalgie existe ainsi que les meilleures méthodes de traitement28.
L’évaluation de l’efficacité des traitements non pharmacologiques pour les affections douloureuses telles que la fibromyalgie est de la plus haute importance à la fois dans le contexte actuel de l’épidémie d’opioïdes et dans l’examen de la douleur chronique comme facteur de risque de suicide29,30, qui est considérablement accrue parmi la population des anciens combattants. De plus, le manque de biomarqueurs cliniques adéquats pour la douleur est une lacune reconnue dans les connaissances. L’utilisation d’une combinaison de mesures comportementales et de neuroimagerie à plusieurs moments pour évaluer la réponse au traitement est une nouvelle approche de l’évaluation de la fibromyalgie, tout comme l’utilisation du CES auriculaire comme traitement.
Le protocole vise à combler les lacunes de la recherche sur la fibromyalgie en étudiant les effets du CES sur les résultats de la douleur et de la fonction physique et en évaluant la neuroimagerie en tant qu’outil de biomarqueurs prédictifs et de réponse liés aux résultats cliniques de la thérapie CES31.

<table><tbody><tr><td>Scanner 3T Siemens MAGNETOM Prisma Siemens</td><td>Healthineers</td><td>N/A</td><td>D’après le site Web d’Emory : « Le système d’IRM corps entier Siemens Magnetom Prisma 3T est équipé d’un système de gradient de pointe avec une force maximale (par axe) de 80 mT/m et une vitesse de balayage de 200 T/m/s 64 canaux récepteurs RF indépendants capables de 204 connexions de récepteurs un émetteur RF à 2 canaux. Plusieurs bobines sont disponibles, notamment : une bobine tête/cou à 64 canaux avec 52 canaux pour l’imagerie de la région de la tête une bobine tête uniquement à 32 canaux une bobine tête/cou à 20 canaux avec 16 canaux pour la tête bobine de colonne vertébrale bobine thoracique flexible grande et petite bobine flexible pour l’imagerie des extrémités.</td></tr><tr><td>Kit Alpha-Stim AID</td><td>Produits Electromédicaux International Inc.</td><td>SKU : 500KIT</td><td>Un total de 50 appareils commandés à des fins de recherche. Du site : "Une ordonnance ou une commande d’un professionnel de la santé agréé est nécessaire pour acheter cet appareil (aux États-Unis). Approuvé par la FDA pour l’anxiété, l’insomnie et la douleur uniquement, avec une approbation pour la dépression en dehors des États-Unis."</td></tr><tr><td>CONN Toolbox v21a16 (RRID :SCR_009550)&nbsp ;</td><td>Whitfield-Gabrieli et Nieto-Castanon</td><td>Version v21a16 (RRID :SCR_009550)</td><td>CONN est un logiciel multiplateforme open source basé sur SPM pour le calcul, l’affichage et l’analyse de l’imagerie par résonance magnétique de connectivité fonctionnelle (fcMRI). CONN est utilisé pour analyser les données d’état de repos (rsfMRI) ainsi que les conceptions liées aux tâches.</td></tr><tr><td>DSI Studio&nbsp ;( RRID :SCR_009557)&nbsp ;</td><td>Fang-Cheng (Frank) Yeh</td><td>RRID :SCR_009557</td><td>DSI Studio est un outil logiciel de tractographie qui cartographie les connexions cérébrales et corrèle les résultats avec les troubles neuropsychologiques. Il s’agit d’une implémentation collective de plusieurs méthodes d’IRM de diffusion, notamment l’imagerie du tenseur de diffusion (DTI), l’imagerie généralisée de q-sampling (GQI), la reconstruction difféomorphique de l’espace q (QSDR), la connectométrie IRM de diffusion et le suivi de fibre déterministe généralisé.</td></tr><tr><td>fMRIPrep 20.2.5 (RRID :SCR_016216)&nbsp ;</td><td>NiPreps (NeuroImaging PREProcessing tools)</td><td>Version 20.2.5. (RRID : SCR_016216)</td><td>Un pipeline de prétraitement de données d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) conçu pour fournir une interface de pointe facilement accessible, robuste aux variations des protocoles d’acquisition de balayage et nécessitant une intervention minimale de l’utilisateur, tout en fournissant des rapports d’erreur et de sortie complets et facilement interprétables. Il effectue des étapes de traitement de base (coregistration, normalisation, déformation, extraction de composants de bruit, segmentation, démontage du crâne, etc.) fournissant des résultats qui peuvent être facilement soumis à une variété d’analyses au niveau du groupe, y compris l’IRMf basée sur les tâches ou au repos, les mesures de la théorie des graphes et les statistiques de surface ou de volume.</td></tr><tr><td>MRIQC&nbsp ;</td><td>NiPreps (NeuroImaging PREProcessing tools)</td><td></td><td>MRIQC extrait des IQM (image quality metrics) sans référence à partir de données MRI (imagerie par résonance magnétique) structurelles (T1w et T2w) et fonctionnelles. (non directement utilisé pour les analyses)</td></tr><tr><td>Dynamomètre hydraulique à main Sammons Preston Jamar</td><td>Alpha Med Inc.</td><td>UGS SAMP5030J1</td><td>Du site Web : Idéal pour le dépistage de routine de la force de préhension et l’évaluation initiale et continue des clients souffrant de traumatismes et de dysfonctionnements de la main. L’unité est livrée avec une mallette de transport/stockage, un certificat d’étalonnage et des instructions complètes. Garantie pour une année complète. La garantie ne couvre pas l’étalonnage. Sans latex.</td></tr><tr><td>SPRI Poids recouvert de vinyle de 5 livres</td><td>SPRI | Amazon</td><td>N/A</td><td>Couleur : (E) Bleu foncé | 5 livres. 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un essai randomisé, contrôlé par placebo, de la stimulation électrique crânienne pour la douleur et la fonction physique de la fibromyalgie, à l’aide de biomarqueurs d’imagerie cérébrale

A Randomized, Sham-Controlled Trial of Cranial Electrical Stimulation for Fibromyalgia Pain and Physical Function, Using Brain Imaging Biomarkers

La fibromyalgie est un syndrome de douleur chronique qui se manifeste par une constellation de symptômes généraux, notamment une diminution de la fonction physique, de la fatigue, des troubles cognitifs et d’autres troubles somatiques. Les thérapies disponibles sont souvent insuffisantes pour traiter les symptômes, un contrôle inadéquat de la douleur conduisant généralement à l’utilisation d’opioïdes pour tenter de la gérer. La stimulation électrique crânienne (CES) est une option de traitement non pharmacologique prometteuse pour les affections douloureuses qui utilise la stimulation par courant électrique pulsé pour modifier la fonction cérébrale via des électrodes transcutanées. Ces mécanismes neuronaux et les applications du CES dans le soulagement des symptômes de la fibromyalgie nécessitent une exploration plus approfondie.
Au total, 50 participants du système de santé des anciens combattants d’Atlanta (VAHCS) diagnostiqués avec la fibromyalgie ont été recrutés, puis randomisés en bloc dans un groupe placebo plus traitement standard ou CES actif plus traitement standard. Des évaluations de base ont été obtenues avant le début du traitement. Les deux interventions ont duré plus de 12 semaines, et les participants ont été évalués 6 semaines et 12 semaines après le début du traitement. Le critère de jugement principal était de déterminer si la douleur et les améliorations fonctionnelles se produisent avec l’application de CES. De plus, l’imagerie par résonance magnétique de la connectivité fonctionnelle au repos (rs-fcMRI) de base et de suivi a été obtenue à des points de temps de 6 et 12 semaines pour évaluer les applications cliniques des biomarqueurs de connectivité neuronale et les associations neuronales sous-jacentes liées aux effets du traitement.
Il s’agit d’un essai randomisé, contrôlé par placebo, visant à déterminer l’efficacité du CES pour améliorer la douleur et la fonction dans la fibromyalgie et à développer davantage l’IRMrs en tant qu’outil clinique pour évaluer les corrélats neuronaux et les mécanismes de la douleur chronique et de la réponse analgésique.

En ce qui concerne les résultats du recrutement, les participants ont été principalement recrutés par l’envoi de lettres de recrutement et d’appels téléphoniques de suivi basés sur les réglementations définies du système de santé de l’Atlanta VA. L’équipe de recherche a recruté un total de 50 participants, ce qui prouve l’efficacité des méthodes utilisées pour atteindre l’objectif de recrutement (voir la figure 2). L’utilisation des nouveaux critères de diagnostic clinique de la fibromyalgie a permis à l’équipe de l’étude d’éliminer correctement les personnes qui ne répondaient pas aux critères32 de la fibromyalgie. Interroger les participants potentiels sur un diagnostic de fibromyalgie n’est pas une mesure aussi robuste que le dépistage supplémentaire et aurait pu conduire à des visites de base ou à une participation à l’étude mal planifiées. Quarante-huit participants ont été répartis au hasard en groupes actifs et simulés ; Deux participants ont été exclus parce qu’ils ne répondaient pas aux critères d’admissibilité basés sur le test d’inclusion de l’étude.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig2.jpg"> Figure 2 : Organigramme de recrutement. Un rapport et un organigramme du recrutement de l’étude, de la randomisation et de l’allocation de l’intervention. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig2large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Trois critères de jugement ont été utilisés dans le calcul de la taille de l’échantillon : DVPRS (douleur clinique), test sur chaise debout de 30 s (fonction) et connectivité DMN-SMN (rs-fcMRI). Tous les calculs de puissance ont été basés sur des données préliminaires. Les changements cliniques de la douleur à l’aide de la DVPRS ont été choisis comme critère de jugement principal. Le test du support de chaise 30 s (30sCST) a été choisi comme résultat fonctionnel représentatif car il présentait le plus petit changement entre les groupes. La connectivité DMN-SMN a été choisie comme critère de jugement secondaire d’intérêt en tant que biomarqueur de neuroimagerie pour la douleur clinique et la réponse au traitement. Des analyses de la taille de l’échantillon ont été effectuées en supposant une signification de 1 % et 80 % de puissance (2 échantillons, 1 face).
Les graines de cette analyse ont été choisies sur la base de données préliminaires, ainsi que de la littérature sur la fibromyalgie, la douleur et CES 16,24,26,63,64,65,66,67,68,69. D’après les données préliminaires, la moyenne (ET) de la variation post-traitement de la connectivité du cortex sensorimoteur primaire gauche (L-S1M1) au cortex cingulaire postérieur gauche (L-PCC) est de 0,041 (0,079) pour le groupe de traitement et de -0,026 (0,049) pour le groupe de traitement standard ; l’ampleur de l’effet de la différence observée entre les groupes est de 1,03 (voir tableau 2: 16, 21, 26, 62, 63, 64, 70, 71, 72, 73). L’étude aurait besoin de 20 sujets dans chaque groupe pour atteindre une puissance de 80 % afin de détecter la différence entre le groupe CES et le groupe de traitement standard dans leur changement post-traitement de la connectivité pour L-S1M1 à L-PCC au niveau de signification de 0,01 à l’aide d’un test t bilatéral, en supposant que la taille de l’effet de la différence entre les groupes est de 1,03, comme observé dans les données pilotes. Bien que l’étude pilote ait observé un taux d’attrition de 17 % chez 12 sujets dans notre étude antérieure sur la neuromodulation auriculaire (tous ont terminé leur IRM de suivi, mais deux ont été perdus de vue à 8 semaines et 12 semaines), afin de maintenir une estimation prudente pour le calcul de la taille de l’échantillon, cette étude a supposé un taux d’attrition de 20 %. Avec un taux d’attrition attendu de 20 % lors de la visite post-traitement, l’étude devait recruter 20/0,8 = 25 sujets par groupe.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Graines de DMN (x,y,z)</td>
			<td>Graines SMN (x,y,z)</td>
			<td>Graines SN (x,y,z)</td>
		</tr><tr><td>Cortex préfrontal médial62,67</td>
			<td>Putamen droit 64,71</td>
			<td>Cortex préfrontal dorsolatéral droit62</td>
		</tr><tr><td>PCC70 droit</td>
			<td>Gauche M170</td>
			<td>Insula antérieure gauche62</td>
		</tr><tr><td>Gauche PCC16,67</td>
			<td>Droite M170</td>
			<td>insula antérieure droite62</td>
		</tr><tr><td>Precuneus71</td>
			<td>Main droite S116,72</td>
			<td>Insula postérieure gauche64</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>Main gauche S116,72</td>
			<td>insula postérieure droite63</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>Thalamus21</td>
			<td>Cortex cingulaire antérieur dorsal72,73</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td></td>
			<td>Jonction temporo-pariétale droite62</td>
		</tr></tbody></table>Tableau 2 : Graines pour l’analyse. Les graines DMN, SMN et SN sont choisies pour l’analyse sur la base d’hypothèses a priori. Chaque graine est présentée avec des références à la littérature antérieure soutenant ses tests dans les syndromes douloureux.
Sur la base de recherches antérieures sur le CES chez des sujets civils atteints de fibromyalgie, un total de 50 sujets (n = 25 simulé et n = 25 vrai) devrait atteindre une puissance de 80% pour détecter une différence dans les scores de douleur entre les deux groupes17 (voir tableau 3). Les calculs de la taille de l’échantillon pour cette étude ont été effectués à l’aide de sealedenvelope.com et ont été fondés sur des données préliminaires.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td colspan="2">Contrôle</td>
			<td colspan="2">Intervention</td>
			<td rowspan="2">N par groupe</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>Changement moyen</td>
			<td>SD</td>
			<td>Changement moyen</td>
			<td>SD</td>
		</tr><tr><td>Douleur clinique (DVPRS)</td>
			<td>0.375</td>
			<td>1.493</td>
			<td>-1.833</td>
			<td>2.229</td>
			<td>10</td>
		</tr><tr><td>Fonction (30sCST)</td>
			<td>-0.250</td>
			<td>1.500</td>
			<td>3.000</td>
			<td>4.980</td>
			<td>14</td>
		</tr><tr><td>rs-fcIRM (S1M1 à PCC)</td>
			<td>-0.026</td>
			<td>0.049</td>
			<td>0.041</td>
			<td>0.079</td>
			<td>20</td>
		</tr></tbody></table>Tableau 3 : Calcul de la taille de l’échantillon. Calculs liés à la taille de l’échantillon de l’étude.
Les données fonctionnelles fMRIPrep importées ont été lissées à l’aide d’une convolution spatiale avec un noyau gaussien de 8 mm pleine largeur demi-maximum (FWHM) (voir la figure 3) montre la sortie fonctionnelle de fMRIPrep normalisée dans l’espace de modèle MNI152NLin2009cAsym (à gauche) et l’image fonctionnelle lissée de CONN Toolbox (à droite). Cela se traduit par une augmentation du rapport signal/bruit, ce qui améliore la détection des signaux dépendants du niveau d’oxygène dans le sang (BOLD).
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig03.jpg"> Figure 3 : Sujet unique comparant une image fonctionnelle non lissée dans l’espace MNI (à gauche) à son homologue lissée à 8 mm FWHM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Les données ont ensuite été débruitées à l’aide d’un pipeline de débruitage standard74, y compris la régression des effets confusionnels potentiels caractérisés par des séries chronologiques de matière blanche (5 composantes de bruit CompCor), des séries chronologiques LCR (5 composantes de bruit CompCor), des paramètres de mouvement et leurs dérivées de premier ordre (12 facteurs)75, des balayages aberrants (inférieurs à 295 facteurs)48 et des tendances linéaires (2 facteurs) au sein de chaque exécution fonctionnelle. suivi du filtrage de fréquence passe-bande de la série temporelle BOLD76 entre 0,008 Hz et 0,09 Hz. Les composantes de bruit CompCor49,77 dans la substance blanche et le LCR ont été estimées en calculant le signal BOLD moyen ainsi que les composantes principales les plus grandes orthogonales à la moyenne BOLD, les paramètres de mouvement et les balayages aberrants dans les masques de segmentation érodés de chaque sujet (voir Figure 4). D’après le nombre de termes de bruit inclus dans cette stratégie de débruitage, les degrés de liberté effectifs du signal BOLD après le débruitage ont été estimés entre 33 et 240,6 (moyenne de 173,4) pour tous les sujets. Le débruitage a entraîné une réduction des bruits physiologiques et autres bruits étrangers par rapport aux données, ce qui aurait pu entraîner des effets confondants.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig4.jpg"> Figure 4 : Contrôles de qualité. Graphiques de contrôles de qualité de CONN Toolbox affichant les effets du débruitage sur la connectivité fonctionnelle (FC), le signal global moyen et le mouvement maximal. Le graphique le plus haut de la note affiche les données d’un seul sujet et d’une seule session, les graphiques B et C sont les résultats du débruitage au niveau du groupe. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig4large_v2.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Des analyses au niveau du groupe ont été effectuées à l’aide d’un modèle linéaire général (GLM)78. Pour chaque voxel individuel, un GLM distinct a été estimé, avec des mesures de connectivité de premier niveau à ce voxel en tant que variables dépendantes (un échantillon indépendant par sujet et une mesure par tâche ou condition expérimentale, le cas échéant), et des groupes ou d’autres identificateurs au niveau du sujet en tant que variables indépendantes. Les hypothèses au niveau du voxel ont été évaluées à l’aide de statistiques paramétriques multivariées avec des effets aléatoires entre les sujets et une estimation de la covariance de l’échantillon entre plusieurs mesures. Les inférences ont été effectuées au niveau des grappes individuelles (groupes de voxels contigus). Les inférences au niveau du cluster étaient basées sur des statistiques paramétriques de la théorie gaussienne des champs aléatoires62,79. Les résultats ont été seuillés à l’aide d’une combinaison d’un seuil de taille de voxel p formant un agrégat &lt;&lt; 0,005 et d’un seuil de taille de cluster de80 corrigé par erreur familiale corrigée par famille. En suivant ces étapes, on obtient des valeurs de connectivité fonctionnelle au niveau du groupe comparant le CES et les conditions fictives en fonction des régions d’intérêt (ROI). Ces résultats peuvent être visualisés de multiples façons via l’interface graphique de l’explorateur de résultats dans CONN Toolbox. Pour voir une visualisation de l’affichage du volume d’un exemple de résultats au niveau du groupe, la zone rouge indiquant les régions avec la plus grande connectivité positive avec les zones d’intérêt et le bleu sont les régions avec une plus grande connectivité négative avec le retour sur investissement, consultez la figure 5.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig05.jpg"> Figure 5 : Affichage du volume des graines post-cingulaires. L’image montre une plus grande connectivité positive avec le gyrus cingulaire antérieur et (en rouge) et une plus grande connectivité négative avec le précuneus (en bleu) pour la condition True par rapport au Sham, pFWEc &lt; 0,05. Ce chiffre représente des données partielles au niveau du groupe (n = 34). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig05large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Fichier supplémentaire 1 : Instructions de commande de l’appareil CES <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_1_(CES_Device_Order_Instructions).docx" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Fichier supplémentaire 2 : Journal de l’appareil CES <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_2_(CES_Device_Log).docx" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Fichier supplémentaire 3 : fMRIPrep Boilerplate <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_3_(fMRIPrep_Boilerplate)-Final.pdf" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Fichier supplémentaire 4 : Instructions CES CONN <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_4_(CES_CONN_Instructions).pdf" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Fichier supplémentaire 5 : Tracés du code R du CES <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_5_(CES_R_Code_Plots).docx" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Fichier supplémentaire 6 : Code R CES eddy-qc Anova <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_6_(R%20Code_CES%20eddy-qc%20Anova).docx" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>
Figure supplémentaire 1 : Classeur CONN. (A) Covariables de deuxième niveau. (B) Conditions expérimentales. (C) Débruitage. (D) Résultats. E) Données structurelles. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_Figure_1.pdf" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger cette figure.</a>

L’étude actuelle est un essai randomisé, contrôlé par placebo, visant à déterminer l’efficacité de la stimulation électrique crânienne (CES) pour améliorer la douleur et la fonction dans la fibromyalgie et à développer davantage l’imagerie par résonance magnétique de connectivité fonctionnelle au repos (rs-fcMRI) en tant qu’outil clinique pour évaluer les corrélats neuronaux et les mécanismes de la douleur chronique et de la réponse analgésique.

Un essai randomisé, contrôlé par placebo, de la stimulation électrique crânienne pour la douleur et la fonction physique de la fibromyalgie, à l’aide de biomarqueurs d’imagerie cérébrale

Fibromyalgia is a chronic pain syndrome that presents with a constellation of broad symptoms, including decreased physical function, fatigue, cognitive ...

Nous essayons de résoudre deux problèmes principaux en ce qui concerne la recherche sur la douleur. Le premier est le besoin de thérapies non invasives et non pharmacologiques qui peuvent être administrées efficacement aux personnes souffrant de douleur chronique. Le second est le développement de biomarqueurs fiables, tels que la neuroimagerie que nous utilisons dans le but d’évaluer à la fois la douleur liée à la fibromyalgie et la réponse au traitement.Le développement et l’accès à plusieurs progiciels neurologiques open source permettent une utilisation rationalisée de l’analyse des données de neuroimagerie. Beaucoup de ces outils, tels que fMRIPrep, permettent aux chercheurs qui ne sont pas familiers avec les pratiques de neuroimagerie d’effectuer des étapes de prétraitement critiques. Pour maintenir l’insu, nous ne sommes pas en mesure de titrer l’effet à l’aide de l’appareil comme nous le ferions dans un cadre clinique.La stimulation est généralement inférieure au seuil perceptuel, mais nous pouvons sous-doser les individus du groupe de traitement de notre étude, ce qui entraîne une taille d’effet plus petite et une différence entre les groupes. La stimulation électrique crânienne est non invasive. Il présente un faible risque et est suffisamment accessible pour être auto-administré par les participants à leur domicile.Nous pouvons également extraire les taux d’utilisation de chacun des appareils de recherche afin de bien évaluer l’observance du traitement. Et l’IRM de connectivité fonctionnelle à l’état de repos nous permet d’évaluer les changements dans le cerveau qui peuvent survenir à la suite de notre traitement. Nous prévoyons que notre recherche guidera davantage le développement de biomarqueurs en utilisant la neuroimagerie comme outil.Cela contribue à une meilleure compréhension de la base neurale de la douleur, et nous espérons que ces techniques seront éventuellement utilisées pour guider le diagnostic clinique et la prise de décision pour les personnes souffrant de douleur.

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