치료 저항성 우울증을 위한 로봇 유도 fMRI 유도 맞춤형 경두개 자기 자극 치료

이 프로토콜은 우울증 치료에 대한 FMRI 유도, 로봇 전달, 맞춤형 TMS의 워크플로우를 보여줍니다. FMRI 유도 TMS는 표준 두피 기반 타겟팅과 관련된 정확도 및 정밀도 문제를 해결합니다. 환자의 MRI DICOM 파일을 NIFTI 형식으로 변환하고 RSFC 분석을 수행한 후, 왼쪽 배외측 전전두엽 피질의 무게중심에 위치한 표준 공간 뇌 좌표 또는 X, Y, Z 형식의 DLPFC 반상관 클러스터를 식별합니다.

그 다음, NIFTI 형식으로 생성된 표준 공간 DLPFC SGC 기능 연결 지도를 얻습니다. 오른쪽 외전근 단축 운동 영역에 해당하는 표준 공간 뇌 좌표를 식별하여 휴식 운동 역치(RMT) 검사 대상을 근사합니다. DLPFC와 M1 좌표를 왜곡하고, DLPFC SGC 기능적 연결성을 초기 전처리 파이프라인에서 생성된 변환을 사용해 표준 공간에서 환자의 본래 공간으로 매핑합니다.

TMS 표적 지정을 수행하는 정신과 의사에게 DLPFC와 M1, 그리고 DLPFC SGC 기능적 연결 지도에 대한 네이티브 우주 뇌 좌표를 제공하세요. 환자의 고유 T1W 이미지의 저장 위치로 이동하려면 파일을 클릭하고 뉴로내비게이션에서 새 세션을 선택하세요. 세션 폴더를 만들고 T1W 이미지의 저장 형식에 따라 DICOM 또는 NIFTI 중 하나를 선택하세요.

Neuronavigation 소프트웨어의 메뉴 바에 있는 표면 임계값 조정 옵션을 사용해 T1W 이미지의 두피 표면 임계값을 조정하세요. 두피 임계값 조정 옵션을 사용해 두피 표면 임계값을 팽창 또는 수축으로 조절하세요. 두피 표면 정의에서 경막외 공간이나 두피의 부풀림을 최소화하도록 하세요.

뇌 조직과 비뇌 조직을 구분하려면, 뇌 분할 옵션을 사용해 큰 백질 경로를 선택하고 계산을 클릭하세요. 소프트웨어가 뇌와 비뇌 조직의 상대 대비 값을 결정한 후, 정의된 뇌 표면이 회색질 표면과 적절히 일치하는지 확인합니다. 그 후 환자 등록 옵션을 사용하여 해부학적 랜드마크를 미리 정의합니다. 환자의 실제 두피 랜드마크와 공동 등록을 준비하기 위해 왼쪽 트라거스, 오른쪽 트라거스, 비음을 환자의 고유 공간 T1W 이미지에 표시하세요.

트라거스, 트라거스 헬릭스 분기점 또는 쉽게 식별할 수 있는 랜드마크는 나중에 동일한 등록이 거의 일치하는 한 사용할 수 있습니다. 다음으로, 메뉴 바의 계획 옵션을 통해 네이티브 스페이스 DLPFC 타겟과 M1 좌표를 X, Y, Z 형식으로 입력하세요. 만약 DLPFC 표적이 구랑 안에 위치하면 가장 가까운 회로 재배치하세요.

재배치된 뇌 좌표가 선택된 반상관 클러스터 내에 남아 있는지 확인하기 위해, 본래 공간 DLPFC SGC 기능적 연결성 맵을 환자의 원래의 공간 T1W 이미지에 겹쳐 보고, 재배치된 뇌 표적의 좌표를 MRI 시각화 소프트웨어에 입력합니다. 필요하다면 M1 좌표를 중심 전회에 맞게 재배치하세요. 두피에 위치한 TMS 코일의 수직 진입점을 DLPFC와 M1 좌표에 대해 계산합니다.

진입 지점 계산 시 TMS 코일의 접근각을 헤드 왼쪽에 대해 45도로 설정하세요. 제어 구역의 진입 또는 목표 옵션에 5x5mm 간격으로 6x4 격자 또는 목표 격자를 겹쳐 RMT 시험을 위한 추가 목표물을 만듭니다. 목 받침대가 있는 전동 치료 의자에 환자를 앉혀 머리와 목을 제대로 지지할 수 있도록 하세요.

환자를 기대고 다리를 편안한 위치로 올리세요. 헤드밴드나 양면 테이프를 사용해 환자의 오른쪽 이마에 환자 참조 추적기를 고정하세요. 모터 휠체어를 이용해 환자의 머리를 신경내비게이션 카메라 시야 내에 위치시킵니다.

그 후 메뉴 바의 환자 등록 옵션으로 돌아가 환자의 해부학적 랜드마크와 두피 표면을 T1W 이미지의 미리 정의된 해부학적 랜드마크와 두피 표면에 동일하게 등록합니다. 포인터를 환자의 실제 두피 랜드마크에 닿고, 발이나 손 스위치의 초록색 버튼을 눌러 각 랜드마크를 획득하세요. 포인터를 두피에 대고 환자의 두피를 부드럽게 문지르면 발 또는 손 스위치의 초록색 버튼을 누르면서 300개의 두피 랜드마크를 파악할 수 있습니다.

환자 등록 절차 종료 시점의 실제 해부학적 랜드마크 및 두피 표면 간의 공간적 정렬 정확도를 확인하며, 이는 밀리미터 단위의 평균평균근 편차로 보고됩니다. 평균평균근 값이 3밀리미터 미만이어야 하며, 그렇지 않으면 등록 단계를 반복하여 달성하세요. 코봇을 재배치하여 환자 참조 추적기가 뉴로내비게이션 카메라 시야에서 최적의 거리와 각도에 위치하도록 합니다.

뉴로내비게이션 카메라의 시야가 코봇 기준점 중 하나를 감지할 수 있도록 하세요. 메뉴 바에서 '추적 시스템 확인'을 선택하여 시야를 확인하세요. 보라색 십자선은 가시적인 기준점을 나타냅니다.

제어 영역의 코봇 옵션에서 수동 모드를 활성화하여 코일에 장착된 로봇 팔을 작업 공간으로 수동으로 이동시키세요. 코봇 옵션 패널에서 '주차 위치로 이동'을 클릭하여 코일을 중립 위치로 이동하세요. 코봇을 수동으로 위치시키거나 모터 휠체어를 조정하여 코일이 환자 머리 바로 위에 위치하도록 하고, 몇 센티미터 간격을 유지하세요.

그 다음 뉴로내비게이션 소프트웨어의 제어 영역 내 코봇 옵션에서 코일 힘 센서 기능을 보정하여 센서 팝업 창과 네 개의 압력 표시등이 켜집니다. 코일에 손가락을 대고 점차 압력을 올렸다가 줄여가면 네 개의 압력 표시등이 순서대로 켜졌다 꺼지게 됩니다. 불빛이 왼쪽에서 오른쪽으로 켜지도록 한 뒤, 오른쪽에서 왼쪽으로 비활성화해서 확인 버튼을 클릭할 수 있게 하세요.

MEP 모니터에 연결된 세 개의 전극을 오른쪽 외전근 단축근 복측 길이에 배치합니다. TMS 기계에서 MEP 프로토콜을 선택하고 감도를 분할당 200마이크로볼트로 설정하세요. 회수를 선택한 후 타이밍을 선택하여 MEP 인터페이스를 표시합니다.

코일에 장착된 로봇 팔이 그리드의 첫 번째 M1 목표물로 이동하도록 지시하려면, 제어 영역의 진입 및 목표 옵션 패널에서 목표물을 선택하세요. 코봇 옵션 패널에서 코일 정렬을 선택하여 코일을 환자의 두피에 위치시키세요. 뉴로내비게이션 소프트웨어의 제어 영역에서 자극기 옵션을 선택하고 진폭 옵션에서 초기 자극 강도를 40%로 설정하세요.

단일 펄스를 클릭하면 M1 그리드의 각 목표물로 순차적으로 이동하면서 펄스를 전달합니다. 모터 타겟에는 TMS 코일의 정확한 위치 지정이 필요하지 않습니다. 필요에 따라 자극 강도를 높여 MEP 또는 눈에 보이는 엄지 굴곡을 관찰하세요.

가장 강한 MEP와 오른쪽 엄지, 손가락, 손목의 가장 큰 진폭 굴곡을 생성하는 표적을 식별하세요. 입력 및 목표 패널에서 최적의 M1 타겟을 선택한 후, 코봇 옵션 패널에서 코일 정렬을 클릭하여 코일을 환자의 두피에 위치시킵니다. RMT가 결정될 때까지 이 목표물에 단일 펄스의 자극 강도를 일정 간격으로 조절합니다.

자극 패널에서 MEP 최대 값이 50밀리볼트 이상이면 MEP가 발생 중임을 나타냅니다. RMT를 근전도에서 50밀리볼트 이상의 MEP로 10번 중 5번의 움직임을 유도하는 데 필요한 최소 자극 강도로 식별하세요. 환자에게 눈을 감고 긴장을 풀며 특정 생각에 집중하지 않도록 지시하여 FMRI와 TMS 전반에 걸쳐 일관된 뇌 상태를 유지하세요.

코일에 장착된 로봇 팔이 DLPFC 목표물로 이동하도록 지시하며, 제어 영역의 진입 및 목표 옵션 패널에서 목표물을 선택하세요. 코봇 옵션 패널에서 코일 정렬을 선택하여 코일을 환자의 두피에 위치시키세요. TMS 기계의 메뉴 옵션에서 프로그래밍된 3분 간헐적 쎄타 폭발 자극 프로토콜을 선택하세요.

회상을 선택하고 타이밍을 설정하여 3분 간헐적 쎄타 폭발 자극 프로토콜을 전달할 준비를 합니다. 컨트롤 영역에서 자극기 옵션을 선택하고 첫 세션은 80%, 두 번째 세션은 100%, 이후 세션은 120%로 자극 강도를 설정하세요. 트레인 시작 또는 정지를 클릭하면 반복되는 TMS 펄스 전체 트레인을 전달할 수 있습니다.

각 펄스는 자극 패널에 표시됩니다. 평일에 최대 20회에서 30회 세션 동안 좌측 배외측 전전두엽 피질 자극을 매일 시행하세요. 이 프로토콜을 사용한 공개 표기 연구에서는 전체 반응률이 52%, 관해율이 33%였습니다. 사전에 하위 그룹은 뚜렷한 반응률과 완화율 프로필을 보였으며, 이는 동반 질환이 없는 우울증 그룹인 1그룹이 공존 또는 양극성 우울증이 있는 그룹 2와 3그룹보다 더 나은 반응을 보였음을 나타냅니다.

치료 전 단계에서 SGC DLPFC의 그룹 평균 기능 연결성은 -0.25였습니다. DLPFC와 뇌 나머지 부분 간의 기능적 연결성은 TMS 치료에 따라 변화하지 않았습니다. TMS FMRI 전후 환자 하위 집단에서는 치료 전후 시술 후 비상관 RSFC가 특이적으로 감소했으며, 음의 안정 상태 기능적 연결성은 거의 0에 가까워졌습니다.

이 프로토콜은 기능적 연결성을 이용해 우울증 환자의 TMS 치료 표적을 개인화하는 것이 가능함을 입증합니다. 이 프로토콜은 특히 MRI, 영상 분석, 신경항법 및 로봇 시스템 사용에 대해 상당한 자원과 전문 지식을 요구합니다. 향후 프로토콜은 신경내비게이션, 로봇공학, 영상 워크플로우를 통합하는 기술을 활용하여 실현 가능성을 높일 것입니다.