방법 논문

주요 우울 장애의 바이오마커 중심의 맞춤형 치료를 위한 폐쇄 루프 신경자극

DOI:

10.3791/65177

⸱

2023년 7월 7일

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurological Surgery, University of California, San Francisco, 2Weill Institute for Neurosciences, University of California, San Francisco, 3Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, University of California, San Francisco, 4Department of Neurology, University of California, San Francisco

이 논문에서

요약

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증상이 높은 상태의 환자 특이적 신경 바이오마커에 의해 유발되는 심부 뇌 자극은 지속적인 개방 루프 자극에 비해 주요 우울 장애의 증상을 더 잘 제어할 수 있습니다. 이 프로토콜은 환자 특이적 신경 바이오마커를 식별하고 식별된 바이오마커를 기반으로 치료 자극의 전달을 제어하기 위한 워크플로우를 제공합니다.

초록

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심부 뇌 자극은 치료 효과를 위해 표적 뇌 영역에 전기 자극을 투여하는 것을 포함합니다. 주요 우울 장애(MDD)의 맥락에서 현재까지 대부분의 연구는 유망하지만 혼합된 결과로 연속 또는 개방 루프 자극을 투여했습니다. 이러한 혼합된 결과에 기여하는 한 가지 요인은 자극이 적용될 때에서 비롯될 수 있습니다. 개인화되고 반응적인 방식으로 증상이 높은 상태에 특정한 자극 투여는 지속적인 자극에 비해 증상을 줄이는 데 더 효과적일 수 있으며 습관화와 관련된 치료 효과 감소를 피할 수 있습니다. 또한 하루에 총 자극 시간이 짧을수록 장치 에너지 소비를 줄이는 데 유리합니다. 이 프로토콜은 치료 불응성 MDD가 있는 개인을 위한 폐쇄 루프 자극을 달성하기 위해 만성 이식된 신경 자극 장치를 사용하는 실험적 워크플로를 설명합니다. 이 패러다임은 높은 증상의 상태와 관련된 환자 특이적 신경 바이오마커를 결정하고 장치 감지기를 프로그래밍하여 이러한 증상 상태 판독에 의해 자극이 유발되도록 하는 데 달려 있습니다. 설명된 절차에는 환자 증상 보고서와 동시에 신경 기록을 얻는 방법, 상태공간 모델 접근 방식에서 이러한 데이터를 사용하여 증상이 낮거나 높은 상태와 해당 신경 특징을 구별하는 방법, 폐쇄 루프 자극 요법을 제공하기 위해 장치를 연속적으로 프로그래밍하고 조정하는 방법이 포함됩니다.

서론

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주요 우울 장애(Major depressive disorder, MDD)는 네트워크 수준의 비정상적인 활동과 연결성을 특징으로 하는 신경정신병질환이다 1. 이 질병은 개인에 따라 다르고, 시간이 지남에 따라 변동하며, 서로 다른 신경 회로에서 비롯될 수 있는 다양한 증상을 나타낸다 2,3. MDD 환자의 약 30%는 표준 치료 치료에 불응합니다4, 새로운 접근법의 필요성을 강조합니다.

심부 뇌 자극(DBS)은 활동을 조절하기 위해 뇌의 표적 부위에 전류가 전달되는 신경 조절의 한 형태입니다. MDD 치료를 위한 DBS는 일부 응용 분야에서 매우 성공적이었지만5,6, 더 큰 연구에서도 복제하지 못했습니다 7,8. 인용된 모든 연구는 개방 루프 자극(open-loop stimulation)9을 사용했으며, 추....

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프로토콜

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이 프로토콜은 University of California, San Francisco Institutional Review Board에서 검토하고 승인했습니다.

1. 환자의 재택 녹음을 위한 장치 설정

  1. 장치 회사의 담당자와 협력하여 획득을 위해 구성된 4개의 채널(이식된 각 리드에서 2개)을 설정합니다.
    참고: 각 채널은 바이폴라 녹음을 녹음합니다. 구성된 채널은 인접한(예를 들어, 1-2, 3-4) 또는 인터리브된(예를 들어, 1-3, 2-4) 전극 콘택트를 사용할 수 있다. 10mm 간격의 리드를 이식할 때 일반적으로 인접 접점이 사용됩니다. 간격이 3.5mm인 리드를 이식할 때 인접 접점 또는 인터리브 접점이 사용됩니다. 이것은 해부학적 표적에 대한 전극 임플란트 위치의 재구성을 검사하고 신호의 진폭을 검사하여 결정됩니다. 인접 접점이 낮은 진폭 신호를 생성하는 경우 인터리브 접점이 바람직합니다. 각 연락처는 몽타주에서 한 번만 사용할 수 있습니다.
  2. 피질 및/또는 깊이 리드로 장치를 이식한 후 환자가 수술에서 완전히 회복되었는지 확인합니다(이식 기술에 대한 추가 정보는24 참조).
  3. 원격 측정 막대를 프로그래....

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결과

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여기에서 수집 및 제시된 데이터는 우측 안와전두피질(OFC)과 우측 하대상 대상(SGC)에 이식된 4채널 리드를 가진 단일 환자로부터 얻은 것입니다(그림 1). OFC에는 내측 및 측면 측면을 모두 대상으로 10mm 중심-중심 피치의 리드가 사용되었으며, SGC에는 공간적으로 집중된 커버리지를 위해 3.5mm 피치의 리드가 사용되었습니다. OFC1-OFC2, OFC3-OFC4, SGC1-SGC2 및 SGC3-SGC4와 같은 4개의 바이폴라 레코딩 채널이 인접 접점을 사용하여 프로그래밍되었습니다. 이러한 접촉은 신호가 기록되는 위치를 해석하는 데 도움이 되고 ECoG 진폭이 스펙트럼 전력을 해결하기에 충분하기 때문에 선택되었습니다. 수술 후 회복 후 환자는 증상의 여러 측면을 평가하는 REDCap(그림 1)을 통해 증상 조사 보고서를 작성하는 동시에 만성 이식된 신경 자극 장치에서 집에서 ECoG 기록을 트리.......

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토론

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심부 뇌 자극은 파킨슨 병, 본태성 진전, 근긴장 이상 및 간질에 대한 확립 된 치료법이되었으며 수많은 다른 신경 정신병 적 상태에서 활발히 조사되고 있습니다26,27,28,29. 대부분의 DBS는 자극이 지속적으로 전달되는 개방 루프 모드로 전달됩니다. 발작 증상의 경우, 지속적인 자극은 바람직하지 않은 부작용을 일으키거나 치료 효능을 감소시킬 수 있다30. 우울증 증상이 가라앉으면서 치료적 자극이 기분을 좋게 하는 경우가 많지만, 지속적인 자극과 관련이 있는 것으로 간주되는 경조증 에피소드가 보고되었다31. 지속적인 자극 중 불면증도 보고되었다31. 따라서 치료 전달이 증.......

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공개 사항

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ADK는 Eisai, Evecxia Therapeutics, Ferring Pharmaceuticals, Galderma, Harmony Biosciences, Idorsia, Jazz Pharmaceuticals, Janssen Pharmaceuticals, Merck, Neurocrine Biosciences, Pernix Pharma, Sage Therapeutics, Takeda Pharmaceutical Company, Big Health, Millennium Pharmaceuticals, Otsuka Pharmaceutical, Neurawell Therapeutics에 자문을 제공합니다. ADK는 Janssen Pharmaceuticals, Jazz Pharmaceuticals, Axsome Therapeutics(아니요. AXS-05-301), 바이오센서를 공개한다. KWS는 Nesos의 자문 위원회에서 활동하고 있습니다. UCSF와 EFC는 신경 정신 장애 치료를 위한 뇌 자극과 관련된 특허를 보유하고 있습니다. 다른 저자들은 경쟁 이익을 선언하지 않습니다.

감사의 글

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이 작업은 UCSF (KKS, ANK, NS, JF, VRR, KWS, EFC, ADK)의 정신과를 통해 Ray and Dagmar Dolby Family Fund의 지원을 받았으며 국립 보건원 (National Institutes of Health) 상 번호. K23NS110962 (KWS), 뇌 및 행동 연구 재단 (KWS)의 NARSAD Young Investigator 보조금 및 1907 Trailblazer Award (KWS).

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
깊이 리드NeuropaceDL-330-3.530cm 길이, 3.5mm 접촉 간격
깊이 리드Neuropace DL-330-1030cm 길이, 10mm 접촉 간격
깊이리드 NeuropaceDL-344-3.544cm 길이, 3.5mm 접촉 간격
깊이 리드NeuropaceDL-344-1044cm 길이, 10mm 접촉 간격
벨크로가 있는 모자자체 조립NA선택적
Jupyter 노트북프로젝트 JupyterNA
MagnetNeuropaceM-01
프로그래머NeuropacePGM-300임상의의 태블릿
Python 3.10PythonNA
원격 모니터Neuropace5000환자 노트북 
반응형 신경자극 시스템(RNS) 뉴로페이스RNS-320
지팡이뉴로페이스W-02

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kaiser, R. H., Andrews-Hanna, J. R., Wager, T. D., Pizzagalli, D. A. Large-scale network dysfunction in major depressive disorder: A meta-analysis of resting-state functional connectivity. JAMA Psychiatry. 72 (6), 603-611 (2015).
  2. Goldstein-Piekarski, A. N., et al.

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재인쇄 및 허가

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태그

Closed Loop NeurostimulationDeep Brain StimulationMajor Depressive DisorderPersonalized TreatmentNeural BiomarkerSymptom State DetectionState Space ModelNeurostimulator ProgrammingResponsive StimulationTreatment Refractory Depression

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