Terapia di stimolazione magnetica transcranica personalizzata guidata da fMRI per depressione resistente al trattamento

Questo protocollo dimostra il flusso di lavoro della TMS personalizzata e guidata da FMRI per la depressione. La TMS guidata da FMRI affronta i problemi di precisione e precisione associati al targeting standard basato sul cuoio capelluto. Dopo aver convertito i file DICOM MRI del paziente in formato NIFTI ed eseguito l'analisi RSFC, identificare le coordinate cerebrali standard dello spazio, situate al centro di gravità della corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra o il cluster anticorrelato DLPFC nei formati X, Y, Z.

Successivamente, ottieni la mappa funzionale standard DLPFC SGC in spazio prodotto in formato NIFTI. Identificare la coordinata standard dello spazio cerebrale corrispondente all'area motoria dell'abduttore del pollice corto destro per approssimare il bersaglio per la soglia motoria a riposo, o test RMT. Warp le coordinate DLPFC e M1, e la connettività funzionale DLPFC SGC mappa dallo spazio standard allo spazio nativo del paziente utilizzando trasformazioni generate dalla pipeline di pre-processing iniziale preparata in precedenza.

Fornire allo psichiatra che esegue il targeting TMS le coordinate native dello spazio cerebrale per DLPFC, M1 e la mappa funzionale DLPFC SGC. Per navigare fino alla posizione di archiviazione delle immagini T1W native del paziente, clicca su file e seleziona nuova sessione nella Neuronavigazione. Crea una cartella di sessione e seleziona DICOM o NIFTI, a seconda del formato di archiviazione delle immagini T1W.

Regola la soglia superficiale sul cuoio capelluto nell'immagine T1W usando l'opzione di modifica soglia superficiale situata nella barra dei menu del software Neuronavigazione. Usando l'opzione di regolazione della soglia del cuoio capelluto, regola la soglia della superficie del cuoio capelluto per gonfiarsi o sgonfiarsi. Assicurati di minimizzare lo spazio epidurale o il cuoio capelluto sopra il gonfiore rispetto alla definizione della superficie del cuoio capelluto.

Per segmentare i tessuti cerebrali da tessuti non cerebrali, utilizzando l'opzione di segmentazione cerebrale, seleziona un grande tratto di sostanza bianca e clicca su calcola, così il software determina i valori di contrasto relativo tra tessuti cerebrali e non cerebrali, quindi verifica che la superficie cerebrale definita sia adeguatamente allineata con la superficie della sostanza grigia. Poi, utilizzando l'opzione di registrazione del paziente, predefinisci i punti di riferimento anatomici. Segna il trago sinistro, il trago destro e il nasion sull'immagine T1W dello spazio nativo del paziente in preparazione alla co-registrazione con i veri punti di riferimento del cuoio capelluto del paziente.

Il tragus, il giunto elica del trago o qualsiasi punto di riferimento facilmente identificabile può essere utilizzato purché la co-registrazione in una fase successiva sia strettamente corrispondente. Successivamente, inserisci il target DLPFC nello spazio nativo e le coordinate M1 in formato X, Y, Z usando l'orientamento anteriore superiore destro con l'opzione pianificazione nella barra del menu. Riposiziona il bersaglio DLPFC al giro più vicino se cade all'interno di un solco.

Per verificare che la coordinata cerebrale riposizionata rimanga all'interno del cluster anti-correlato selezionato, sovrappongi la mappa funzionale DLPFC SGC nello spazio nativo sull'immagine T1W dello spazio nativo del paziente e inserisci le coordinate del bersaglio cerebrale riposizionato nel software di visualizzazione della risonanza magnetica. Se necessario, riposizionare la coordinata M1 al giro precentrale. Calcola i punti di ingresso perpendicolari della bobina TMS sul cuoio capelluto per le coordinate DLPFC e M1.

Assicurarsi che l'angolo di avvicinamento della bobina TMS, rispetto al lato sinistro della testa, sia impostato a 45 gradi durante il calcolo del punto di ingresso. Sovrapporsi una griglia di ingresso o bersaglio di sei per quattro distanziata a intervalli di cinque per cinque millimetri nell'opzione di ingresso o bersaglio nell'area di controllo per creare bersagli aggiuntivi per i test RMT. Fai sedere il paziente su una sedia di trattamento motorizzata con un poggicollo, garantendo il corretto supporto di testa e collo.

Reclina il paziente e solleva le gambe in una posizione comoda. Utilizzando una fascia o un nastro a doppia faccia, fissa il tracciatore di riferimento del paziente sulla fronte destra del paziente. Posizionare la testa del paziente utilizzando la sedia motorizzata in modo che sia all'interno del campo visivo della telecamera di neuronavigazione.

Successivamente, si torna all'opzione di registrazione del paziente nella barra del menu per co-registrare i punti di riferimento anatomici e la superficie del cuoio capelluto del paziente ai punti di riferimento anatomici predefiniti e alla superficie del cuoio capelluto nell'immagine T1W. Tocca il puntatore verso i veri punti di riferimento del cuoio capelluto del paziente e acquisisci ogni punto di riferimento premendo il pulsante verde sull'interruttore del piede o della mano. Tocca il puntatore verso il cuoio capelluto e scorrelo delicatamente sul cuoio capelluto del paziente per ottenere 300 punti di riferimento mentre premi il pulsante verde sull'interruttore piede o mano.

Controlla l'accuratezza dell'allineamento spaziale tra i punti di riferimento anatomici reali e predefiniti e la superficie del cuoio capelluto al termine della procedura di registrazione del paziente, riportata come deviazione quadrata media della radice in millimetri. Assicurarsi che i valori quadrati medi della radice siano inferiori a tre millimetri, altrimenti ripetere i passaggi di registrazione fino a raggiungere questo risultato. Riposiziona il cobot in modo che il tracciatore di riferimento del paziente sia a una distanza e un angolo ottimali all'interno del campo visivo della telecamera di neuronavigazione.

Assicurati che il campo visivo della telecamera di neuronavigazione possa anche rilevare uno dei punti di riferimento del cobot. Controlla il campo visivo selezionando Verifica il sistema di tracciamento nella barra del menu. I mirini viola indicano punti di riferimento visibili.

Attiva la modalità manuale nell'opzione cobot nell'area di controllo per spostare manualmente il braccio robotico montato a bobina nello spazio di lavoro. Clicca su sposta in posizione di parcheggio nel pannello delle opzioni cobot per spostare la bobina in posizione neutra. Posizionare manualmente il cobot, o regolare la sedia motorizzata, in modo che la bobina sia direttamente sopra la testa del paziente con una separazione di diversi centimetri.

Poi calibra la funzione del sensore di forza della bobina nell'opzione cobot all'interno dell'area di controllo del software Neuronavigation per attivare una finestra pop-up del sensore con quattro luci di pressione. Metti un dito sulla bobina e aumenta gradualmente, poi riduci la pressione in modo che tutte e quattro le luci di pressione si accendano e poi si spengono in sequenza. Assicurati che le luci si attivino da sinistra a destra, poi disattiva da destra a sinistra per rendere cliccabile il pulsante di ok.

Posizionare tre elettrodi elettromiografici collegati al monitor MEP lungo la lunghezza ventrale dell'abduttore pollice corto destro. Seleziona il protocollo MEP sulla macchina TMS e imposta la sensibilità a 200 microvolt per divisione. Seleziona richiamo, poi seleziona temporizzazione per visualizzare l'interfaccia MEP.

Per istruire il braccio robotico montato a bobine a spostarsi verso il primo bersaglio M1 nella griglia, seleziona il bersaglio nel pannello di ingresso e opzione bersaglio nell'area di controllo. Seleziona l'allineamento della bobina nel pannello delle opzioni cobot per posizionare la bobina sul cuoio capelluto del paziente. Seleziona l'opzione stimolatore nell'area di controllo del software Neuronavigation e imposta l'intensità iniziale della stimolazione al 40% nell'opzione ampiezza.

Clicca su un singolo impulso per emettere un impulso mentre ti sposti sequencialmente verso ciascuno dei bersagli nella griglia M1. Non è richiesto un posizionamento preciso della bobina TMS per i bersagli motori. Aumentare l'intensità della stimolazione secondo necessità per osservare una MEP o flessione visibile del pollice.

Identifica il bersaglio che produce la MEP più forte insieme alla flessione di più grande ampiezza del pollice destro, delle dita o del polso. Seleziona il bersaglio M1 ottimale nei pannelli di ingresso e bersaglio e clicca sull'allineamento delle spire nel pannello delle opzioni cobot per posizionare la spirale sul cuoio capelluto del paziente. Regolare l'intensità di stimolazione dei singoli impulsi a questo obiettivo a intervalli prestabiliti fino a determinare la RMT.

Nel pannello di stimolazione, valori massimi di MEP superiori a 50 millivolt indicano un MEP. Identificare la RMT come l'intensità minima di stimolazione richiesta per evocare cinque movimenti su dieci con una MEP superiore a 50 millivolt in elettromiografia. Istruisci il paziente a chiudere gli occhi, rilassarsi ed evitare di concentrarsi su pensieri specifici per mantenere stati cerebrali coerenti durante FMRI e TMS.

Istruire il braccio robotico montato sulla bobina a spostarsi verso il bersaglio DLPFC selezionando il bersaglio nel pannello di ingresso e opzione bersaglio nell'area di controllo. Seleziona l'allineamento della bobina nel pannello delle opzioni cobot per posizionare la bobina sul cuoio capelluto del paziente. Seleziona il protocollo di stimolazione theta intermittent programmato di tre minuti nell'opzione menu della macchina TMS.

Seleziona il richiamo e poi il timing per preparare la macchina a fornire il protocollo di stimolazione intermittente a raffiche theta di tre minuti. Seleziona l'opzione stimolatore nell'area di controllo e imposta l'intensità della stimolazione all'80% della RMT per la prima sessione, al 100% per la seconda e al 120% per le sessioni successive. Clicca su start o stop trains per erogare l'intera serie di impulsi TMS ripetitivi.

Ogni impulso è indicato nel pannello di stimolazione. Eseguire quotidianamente la stimolazione prefrontale della corteccia dorsolaterale sinistra per un massimo di 20-30 sessioni feriali. In uno studio open-label che utilizza questo protocollo, il tasso di risposta complessivo è stato del 52% e un tasso di remissione del 33%. I sottogruppi a priori hanno mostrato profili distinti di tasso di risposta e remissione, indicando che il gruppo depressivo senza comorbidità, gruppo uno, ha risposto meglio rispetto ai gruppi con comorbidità o depressione bipolare, gruppi due e tre rispettivamente.

Prima del trattamento, la connettività funzionale media di gruppo del DLPFC SGC era di meno 0,25. La connettività funzionale tra il DLPFC e il resto del cervello non è cambiata in funzione del trattamento TMS. Nel sottoinsieme dei pazienti sottoposti a FMRI pre e post TMS, è stata osservata una riduzione specifica della RSFC anticorrelata dal pre-trattamento al post-trattamento, con la connettività funzionale negativa nello stato di riposo vicina a zero.

Questo protocollo dimostra la fattibilità di utilizzare la connettività funzionale per personalizzare il target terapeutico per la TMS nella depressione. Questo protocollo richiede risorse sostanziali e competenze specializzate, in particolare per risonanza magnetica, analisi di immagini e l'uso di sistemi di neuronavigazione e robotici. I protocolli futuri miglioreranno la fattibilità utilizzando tecnologie che integrano flussi di lavoro di neuronavigazione, robotica e imaging.