Kontrolowanie choroby Parkinsona za pomocą adaptacyjnej stymulacji głębokich struktur mózgu

Ogólnym celem przeprowadzonego eksperymentu jest obserwacja i ilościowa ocena klinicznego efektu adaptacyjnej stymulacji głębokiej stymulacji mózgu oraz porównanie jej ze stymulacją standardową. Osiąga się to poprzez wykonanie pasywnego rejestrowania z elektrod stymulacji głębokiej mózgu lub DBS u pooperacyjnych pacjentów z chorobą Parkinsona oraz wykonanie analizy spektralnej na układach bipolarnych w celu zidentyfikowania optymalnych kontaktów do jednoczesnej stymulacji i rejestracji. Jako drugi krok wykonuje się standardową, ciągłą kliniczną stymulację monopolarną na zidentyfikowanym kontakcie, aby określić parametry, które przynoszą poprawę kliniczną, taką jak tłumienie drżenia.

Następnie przeprowadza się stymulację przerywaną według amplitudy beta w celu zidentyfikowania progów uruchamiania odpowiednich dla adaptacyjnej stymulacji, które mogą następnie być testowane w porównaniu ze standardową ciągłą stymulacją. Wyniki pokazują poprawę wyniku klinicznego z adaptacyjną stymulacją w porównaniu ze standardową wysokoczęstotliwościową stymulacją, mimo znacznego zmniejszenia dostarczonego ładunku elektrycznego i czasu stymulacji. Główną zaletą tej techniki w stosunku do istniejących metod, takich jak konwencjonalna wysokoczęstotliwościowa symulacja, jest to, że w badaniach ostrych zmniejsza ogólne stymulacje, a tym samym oszczędza baterię oraz poprawia wydajność motoryczną.

Implikacje tej techniki rozciągają się na terapię innych zaburzeń neurologicznych i neuropsychiatrycznych leczonych za pomocą DBS, ponieważ inne stany, takie jak drżenie, również fluktuuje i dlatego mogą być podatne na podejście adaptacyjnej stymulacji. Pomysł na tę metodę powstawał powoli z czasem, ponieważ wiele grup rozpoznało znaczenie nadmiernej synchronizacji, szczególnie oscylacji beta w patofizjologii choroby Parkinsona. Zacznij od uzyskania pisemnej zgody na eksperyment od pacjenta z medycznie oporną chorobą Parkinsona.

Po implantacji elektrod DBS, są 2D elektroda BS mające po cztery kontakty. Bo stymulację można przeprowadzić do jednego kontaktu, a rejestracji można uzyskać z dwóch sąsiednich kontaktów. Kontakt służący do przeprowadzenia stymulacji można zmieniać według potrzeb noc przed procedura eksperymentalną, pacjentowi przerwano leczenie Parkinsona, a następnego ranka, gdy pacjent przybywa na testy, zacznij od umycia rąk.

Następnie delikatnie usuń przewody elektrodowe z ich chroniącego pokrowca. Następnie podłącz zewnętrzne elektrody DBS do przewodu łączącego. Następnie podłącz elektrodę do wzmacniacza.

Wreszcie podłącz elektrodę referencyjną nad lewą klatką piersiową pacjenta. Następnie nagraj dwubiegunowy lokalny potencjał pola lub LFP z kontaktu zero i dwa przeciwległe do najbardziej dotkniętej strony, gdy pacjent jest w stanie spoczynku. Następnie powtórz dwubiegunową rejestrację z kontaktów jeden i trzy.

Przeprowadź analizę widma mocy, aby zidentyfikować specyficzną dla pacjenta częstotliwość szczytową beta i parę kontaktów dwubiegunowych z najwyższą amplitudą beta dla testów stymulacji, którymi są elektrody L zero L dwa. W tym przykładzie, po określeniu pary kontaktów dwubiegunowych z najwyższą amplitudą beta, która w tym przypadku będzie zero i dwa, wybierz kontakt, który jest przekierowany przez te dwa, jako kontakt dla stymulacji monopolarnej. Aby podłączyć pacjenta do adaptacyjnego zestawu DBS.

Podłącz analogowy wzmacniacz do konwertera A na D i do przenośnego komputera z oprogramowaniem do analizy sygnału. Drugi etap cyfrowo filtrowania sygnału wokół specyficznej dla pacjenta częstotliwości szczytowej beta z czterohertowego pasma przepustowego. Oprogramowanie monitoruje amplitudę beta i używa jej do sterowania stymulacją. Z ustawionym progiem, amplituda beta jest gładka z oknem wygładzającym 400 milisekund.

Następnie podłącz D do stymulatora. Następnym krokiem jest włączenie konwencjonalnej wysokoczęstotliwościowej stymulacji z początkowym napięciem zero. Następnie podłącz stymulator do pacjenta przez wzmacniacz optycznie, izolując wszystkie połączenia z pacjentem.

Zastosuj stymulację monopolarną na wcześniej zidentyfikowanym kontakcie. Monitoruj odczyt stymulatora nieprzerwanie przez cały eksperyment, aby upewnić się, że oczekiwana stymulacja jest dostarczana powoli. Zwiększaj napięcie stymulacji o 0,5 V co kilka minut.

Szukaj progowego efektu klinicznego. Na przykład poprawy drżenia, sztywności lub powolności. Ustal klinicznie przydatne napięcie stymulacji, które znajduje się ogólnie między 1,5 a 3 V i ma minimalne lub żadne efekty uboczne, takie jak parestezja przy stymulacji na klinicznie skutecznym napięciu.

Wyłącz stymulator z 250-milisekundowym spadkiem. Następnie, gdy stymulacja nadal jest na klinicznie skutecznym napięciu, włącz stymulator z 250-milisekundowym wzrostem. Zapytaj pacjenta o parestezję lub wszelkie inne efekty uboczne, które wystąpiły po włączeniu i wyłączeniu stymulacji, jeśli są obecne efekty uboczne.

Kontynuuj zmniejszanie napięcia w krokach po 0,25 V i testuj na parestezję, wyłączając i włączając stymulację, gdy nie zgłasza się już parestezja. Ustaw napięcie 0