שליטה מחלת פרקינסון עם מסתגל עמוק גירוי המוח

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לתצפת ולכמת את ההשפעה הקלינית של גירוי עמוק אדפטיבי של המוח ולהשוותה לגירוי סטנדרטי. דבר זה מושג על ידי ביצוע הקלטה פסיבית מאלקטרודות ה-DBS (גירוי עמוק של המוח) של חולי פרקינסון לאחר ניתוח, וביצוע ניתוח ספקטרלי על מונטאז'ים ביפולריים כדי לזהות את המגעים האופטימליים לגירוי והקלטה סימולטניים. כשלב שני, מבוצע גירוי קליני מונופולרי רציף וסטנדרטי במגע שזוהה, כדי לקבוע את הפרמטרים המעניקים שיפורים קליניים, כגון דיכוי רעד.

בשלב הבא מבוצעת גרייה לסירוגין בהתאם לאמפליטודת בטא במטרה לזהות ספי גירוי המתאימים לגרייה אדפטיבית, אותם ניתן לבחון לאחר מכן מול גרייה רציפה סטנדרטית. התוצאות מראות שיפור בתוצאות הקליניות עם גרייה אדפטיבית בהשוואה לגרייה סטנדרטית בתדר גבוה, זאת למרות הפחתה משמעותית במטען החשמלי המועבר ובזמן הגרייה. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון גרייה קונבנציונלית בתדר גבוה, הוא שבמחקרים אקוטיים היא מפחיתה את הגרייה הכוללת ובכך חוסכת בסוללה, ובמקביל משפרת את הביצועים המוטוריים.

ההשלכות של טכניקה זו נשתרות אל עבר טיפול בהפרעות נוירולוגיות ונוירופסיכיאטריות אחרות המטופלות ב-DBS, מכיוון שמצבים אחרים, כגון רעד, תנודתיים גם כן ולכן עשויים להתאים לגישת גירוי אדפטיבית. הרעיון לשיטה זו התפתח לאט עם הזמן, כאשר מספר קבוצות זיהו את החשיבות של סנכרון מופרז, ובמיוחד תנודות בטא, בפתופיזיולוגיה של מחלת פרקינסון. התחלו בקבלת הסכמה מושכלת לניסוי ממטופל עם מחלת פרקינסון עמידה לטיפול תרופתי.

בעקבות השתלת אלקטרודות DBS, קיימות שתי אלקטרודות BS שלכל אחת מהן ארבעה מגעים. ניתן להעביר גירוי למגע אחד, ולהשיג הקלטות משני המגעים הסמוכים לו. ניתן לשנות את המגע המשמש להעברת הגירוי לפי הרצוי בלילה שלפני הפרוצדורה הניסויית; יש להפסיק את נטילת התרופות של המטופל למחלת הפרקינסון בבוקר למחרת, כאשר המטופל מגיע לבדיקה. התחילו בשטיפת הידיים.

לאחר מכן, הוצא בעדינות את חוטי האלקטרודה מהכיסוי המגן שלהם. בשלב הבא, חבר את אלקטרודות ה-DBS החיצוניות לכבל המחבר. לאחר מכן, חבר את האלקטרודה למגבר.

לבסוף, חברו את אלקטרודת הייחוס מעל הבריח השמאלי של המטופל. לאחר מכן, רשמו את פוטנציאל השדה המקומי הדו-קוטבי או LFP ממגעים אפס ושתיים בצד המנוגד לצד הפגוע ביותר, בעוד המטופל במצב מנוחה. לאחר מכן, חזרו על ההקלטה הדו-קוטבית ממגעים אחת ושלוש.

בצעו ניתוח ספקטרלי של ההספק כדי לזהות את תדר שיא ה-beta הספציפי למטופל ואת זוג המגעים הביפולריים בעלי אמפליטודת ה-beta הגבוהה ביותר לצורך בדיקת הגירוי, שהם האלקטרודות L zero ו-L two. בדוגמה זו, לאחר קביעת זוג המגעים הביפולריים בעלי אמפליטודת ה-beta הגבוהה ביותר, שבמקרה זה יהיו zero ושתיים, בחרו את המגע המגשר בין השניים כמגע לגירוי מונופולרי, כדי לחבר את המטופל להגדרת ה-DBS האדפטיבית.

חבר את המגבר האנלוגי לממיר ה-A to D ולמחשב הנייד המריץ את התוכנה לניתוח אותות. בשלב השני, סנן באופן דיגיטלי את האות סביב שיאו הספציפי של גל הבטא של המטופל באמצעות פס רוחב של four hertz. התוכנה מנטרת את אמפליטודת הבטא ומשתמשת בנתון זה כדי לשלוט בגירוי; עם סף שהוגדר מראש, אמפליטודת הבטא מוחלקת באמצעות חלון החלקה של 400 milliseconds.

בשלב הבא, חבר את ה-D לטריגר של הסטיםולטור. השלב הבא הוא להפעיל סטימולציה קונבנציונלית בתדר גבוה עם מתח ראשוני של אפס. לאחר מכן, חבר את הסטיםולטור למטופל באמצעות המגבר באופן אופטי, ובודד את כל החיבורים למטופל.

הפעילו את הגירוי המונופולרי במגע שזוהה קודם לכן. עקבו באופן רציף אחר קריאת הגירוי לאורך כל הניסוי כדי להבטיח שהגירוי המצופה מועבר באיטיות. הגבירו את מתח הגירוי במרווחים של 0.5 volt בכל כמה דקות.

חיפוש אחר סף ההשפעה הקלינית. לדוגמה, שיפור ברעידות, בנוקשות או באיטיות. קביעת מתח הגירוי המועיל מבחינה קלינית, אשר הוא בדרך כלל בין 1.5 לשלושה וולטים, וגורם לתופעות לוואי מינימליות או ללא תופעות לוואי כלל, כגון פaresthesia, בעת הגירוי במתח היעיל קלינית.

כבה את המעורר באמצעות ramp down של 250 millisecond. לאחר מכן, כאשר העירור עדיין במתח האפקטיבי מבחינה קלינית, הפעל את המעורר באמצעות ramp up של 250 millisecond. שאל את המטופל על פרהסטזיה או על תופעות לוואי אחרות שנחושו בעת כיבוי והדלקת העירור, במידה וקיימות תופעות לוואי.

המשיכו להפחית את המתח במדרגות של 0.25 volts ובחנו את קיומה של פרסטזיה על ידי כיבוי והדלקה של הגירוי כאשר לא מדווחים עוד על פרסטזיה. קבעו את המתח ל-0.1 volts מתחת לסף זה והפעילו את הגירוי. לאחר מכן, הגבירו את סף ההדק של אמפליטודת הבטא וודאו שהאפקט הקליני נשמר; המשיכו להעלות בהדרגה את סף ההדק של אמפליטודת הבטא לרמה שתביא לזמן מינימלי של גירוי.

תוך שמירה על אפקט קליני, שאפו שהסטימולציה תהיה פעילה לכל היותר 50% מהזמן. התאמת סף ההפעלה (trigger threshold) ופרמטרי הסטימולציה כדי להבטיח DBS אדפטיבי הולם ללא הפעלה עצמית היא שלב קריטי. השגת מטרה זו דורשת תיחום (titration) זהיר ואיטי של הסף ומתחי הסטימולציה, תוך ניטור צמוד של המטופל.

לאחר קביעת סף ההפעלה ופרמטרי העירור, כבה את העירור למשך 10 דקות כדי לאפשר את התפוגגות השפעת העירור. וודא כי המטופלים אינם מודעים לתנאי הבדיקה. התחל בהגשת DBS אדפטיבי, DBS קונבנציונלי או ללא עירור.

אפשרו לתנאי הבדיקה לרוץ למשך תקופת התייצבות של חמש דקות. לאחר חמש דקות, התחילו את הבדיקה הקלינית. העריכו את המטופל באמצעות סולם הדירוג המאוחד של מחלת הפרקינסון (Unified Parkinson's Disease Rating Scale).

ניתן להשתמש גם במדדים אובייקטיביים להערכה, כגון אקסלרומטרים (accelerometry) או אקטיגרפיה (actigraphy). לאחר סיום תנאי בדיקה אחד, הפסיקו את הגירוי למשך תקופת מנוחה נוספת של 10 דקות. לאחר מכן, הפעילו את סוג הגירוי הבא, שוב, תוך התחלה בתקופת התייצבות של חמש דקות לפני ביצוע ההערכה.

קבעו את רוחב פולס המתח ואת תדירות הגירוי באופן זהה בכל תנאי הבדיקה, כך שההבדל היחיד יהיה תtiming של הגירוי. בנוגע לאמפליטודת בטא לאורך סרטון הבדיקה הקלינית, הקליטו את המטלה כך שמומחה חיצוני יוכל לבצע הערכה עיוורת במועד מאוחר יותר. אחוז השיפור המוטורי ביחס למצב ללא גירוי, כפי שהוערך על ידי צופה שאינו עיוור במהלך הסשן הניסויי, מוצג כאן עבור DBS קונבנציונלי, DBS אדפטיבי וגירוי אקראי. הערכות עיוורות בוצעו גם על ידי בחינת סרטונים של הביצועים המוטוריים.

מדדי התפקוד המוטורי השתפרו ב-66% וב-50% במהלך DBS אדפטיבי בתנאים הגלויים והסמיים, בהתאמה. למרות הכמות המופחתת של הגירוי הכולל, התוצאה הקלינית הייתה טובה יותר ב-29% בתנאים הגלויים וב-27% בתנאים הסמיים בקבוצת ה-DBS האדפטיבי בהשוואה לקבוצת ה-DBS הקונבנציונלי. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להמשיך ולעקוב אחר המטופל כדי לזהות תופעות לוואי פוטנציאליות או שינויים במצב הקליני לאחר הפרוצדורה.

ניתן לבצע גישות אחרות, כגון הפעלה של סמנים ביולוגיים פוטנציאליים שונים, או שימוש ברמות או בצורות הפעלה שונות, וזאת על מנת לחקור את המגוון הרחב של פרדיגמות ה-DBS האדפטיבי האפשריות.