Robotycznie dostarczana spersonalizowana terapia stymulacją magnetyczną przezczaszki w leczeniu depresji opornej na leczenie

Protokół ten demonstruje sposób pracy TMS kierowanego przez FMRI, dostarczanego robotycznie i spersonalizowanego TMS w leczeniu depresji. TMS prowadzony przez FMRI rozwiązuje problemy z dokładnością i precyzją związaną ze standardowym celowaniem opartym na skórze głowy. Po konwersji plików MRI DICOM pacjenta na format NIFTI i przeprowadzeniu analizy RSFC, zidentyfikować standardowe współrzędne przestrzenne mózgu, znajdujące się w środku ciężkości lewo-grzbietowo-bocznej kory przedczołowej lub skupisko antyskorelowane DLPFC w formacie X, Y, Z.

Następnie uzyskaj standardową mapę funkcjonalnej łączności SGC w standardowej przestrzeni DLPFC w formacie NIFTI. Zidentyfikuj standardową współrzędną mózgu odpowiadającą obszarowi ruchowym prawego odwodziciela pollicis brevis, aby przybliżyć cel do testów ruchowych spoczynkowych lub RMT. Zdeformuj współrzędne DLPFC i M1, a DLPFC SGC mapuje funkcjonalną łączność z przestrzeni standardowej do przestrzeni natywnej pacjenta, wykorzystując transformacje wygenerowane przez początkowy pipeline wstępnego przetwarzania przygotowany wcześniej.

Dostarcz psychiatrowi wykonującemu celowanie TMS natywne współrzędne mózgu dla DLPFC, M1 oraz DLPFC mapy funkcjonalnej łączności SGC. Aby przejść do miejsca przechowywania natywnych obrazów T1W pacjenta, kliknij plik i wybierz nową sesję w Neuronavigation. Utwórz folder sesji i wybierz DICOM lub NIFTI, w zależności od formatu przechowywania obrazów T1W.

Reguluj próg powierzchniowy na skórze głowy na obrazie T1W, korzystając z opcji dostosowywania progu powierzchni znajdującej się w pasku menu w oprogramowaniu Neuronavigation. Korzystając z opcji regulacji progu skóry głowy, dostosuj próg powierzchni głowy, aby nadmuchać lub opuścić powietrze. Zadbaj o minimalizację przestrzeni zewnątrzoponowej lub skóry głowy w porównaniu z nawilżeniem na podstawie definicji powierzchni głowy.

Aby oddzielić tkanki mózgowe od nie-mózgowych, korzystając z opcji segmentacji mózgu, wybierz duży trakt istoty białej i kliknij "oblicz", aby oprogramowanie określiło względne wartości kontrastu między tkanką mózgową a niemózgową, a następnie sprawdziło, czy zdefiniowana powierzchnia mózgu odpowiednio pokrywa się z powierzchnią istoty szarej. Następnie, korzystając z opcji rejestracji pacjenta, zdefiniuj z góry punkty orientacyjne anatomiczne. Zaznacz lewy tragus, prawy tragus i nacisk na obrazie T1W w przestrzeni natywnej pacjenta, przygotowując się do współrejestracji z rzeczywistymi punktami orientacyjnymi na skórze głowy pacjenta.

Tragus, tragus helix węzeł lub dowolny łatwo rozpoznawalny punkt orientacyjny mogą być użyte, o ile współrejestracja na późniejszym etapie jest ściśle dopasowana. Następnie wprowadź natywną przestrzeń DLPFC celu oraz współrzędne M1 w formatach X, Y, Z, używając orientacji prawej przedniej góry z opcją planowania w pasku menu. Przesuń cel DLPFC do najbliższego gyrusa, jeśli znajduje się w obrębie bruzdy.

Aby zweryfikować, czy przesunięta współrzędna mózgu pozostaje w wybranym klastrze antykorelowanym, nałóż natywną mapę funkcjonalnej łączności DLPFC SGC na obraz T1W w przestrzeni natywnej pacjenta i wprowadź współrzędne przesuniętego celu mózgu w oprogramowaniu do wizualizacji MRI. Przesuń współrzędną M1 do wiru przedcentralnego, jeśli to konieczne. Oblicz prostopadłe punkty wejścia cewki TMS na skórze głowy dla współrzędnych DLPFC i M1.

Upewnij się, że kąt podejścia cewki TMS względem lewej strony głowicy jest ustawiony na 45 stopni podczas obliczania punktu wejścia. Nałóż siatkę 6 na 4 lub cele, rozmieszczoną co pięć na pięć milimetrów w opcji wejścia lub celu w obszarze sterowania, aby stworzyć dodatkowe cele do testów RMT. Usiądź pacjenta na zmotoryzowanym fotelu terapeutycznym z podpórką pod szyję, zapewniając odpowiednie wsparcie głowy i szyi.

Odchyl pacjenta i unieś nogi do wygodnej pozycji. Za pomocą opaski na głowę lub taśmy dwustronnej przymocuj wskaźnik referencyjny pacjenta do prawego czoła pacjenta. Ustaw głowę pacjenta za pomocą zmotoryzowanego fotela tak, aby znajdowała się w polu widzenia kamery neuronawigacyjnej.

Następnie wróć do opcji rejestracji pacjenta w pasku menu, aby współrejestrować jego anatomiczne punkty orientacyjne i powierzchnię skóry głowy z wcześniej zdefiniowanymi punktami orientacyjnymi i powierzchnią skóry głowy na obrazie T1W. Dotknij wskaźnikiem rzeczywistych punktów orientacyjnych na skórze głowy pacjenta i zdobądź każdy punkt orientacyjny, naciskając zielony przycisk na nodze lub przełączniku ręcznym. Dotknij wskaźnika skóry głowy i delikatnie przesuń nim po skórze głowy pacjenta, aby uzyskać 300 punktów orientacyjnych na skórze głowy, jednocześnie naciskając zielony przycisk na noze lub przełączniku ręcznym.

Sprawdź dokładność przestrzennego wyrównania między rzeczywistymi a wcześniej zdefiniowanymi punktami orientacyjnymi anatomicznymi oraz powierzchnią skóry głowy na końcu procedury rejestracji pacjenta, podawaną jako odchylenie głównego kwadratowego w milimetrach. Upewnij się, że wartości średniej kwadratowej korzeni są poniżej trzech milimetrów, w przeciwnym razie powtarzaj kroki rejestracji, aż zostanie to osiągnięte. Przesuń cobota tak, aby lokalizator referencyjny pacjenta znajdował się w optymalnej odległości i pod kątem w polu widzenia kamery neuronawigacyjnej.

Upewnij się, że pole widzenia kamery neuronawigacyjnej może również wykryć jeden z punktów odniesienia cobota. Sprawdź pole wizualne, wybierając System Sprawdź w menu System śledzenia. Fioletowe celowniki wskazują widoczne punkty odniesienia.

Włącz tryb manualny w opcji cobot w obszarze sterowania, aby ręcznie przesunąć ramię robotyczne zamontowane na cewce do miejsca pracy. Kliknij przesuń do pozycji parkowania w panelu opcji cobot, aby przesunąć cewkę do pozycji neutralnej. Ręcznie ustawić cobota lub ustawić krzesło zmotoryzowane tak, aby cewka znajdowała się bezpośrednio nad głową pacjenta z odstępem kilku centymetrów.

Następnie skalibruj funkcję czujnika siły cewki w opcji cobot w obszarze sterowania oprogramowania Neuronavigation, aby wywołać okno wyskakujące z czujnikiem z czterema lampkami ciśnienia. Połóż palec na cewce i stopniowo zwiększaj, a potem zmniejszaj ciśnienie, aby wszystkie cztery kontrolki ciśnienia włączały się i wyłączały kolejno. Upewnij się, że światła aktywują się z lewej na prawą, a następnie wyłącz ją z prawej na lewą, aby przycisk okej był kliknięty.

Umieść trzy elektromiografy podłączone do monitora MEP wzdłuż brzusznej długości prawego odwodziciela pollicis brevis. Wybierz protokół MEP na urządzeniu TMS i ustaw czułość na 200 mikrowoltów na podział. Wybierz odwołanie, a następnie czas, aby wyświetlić interfejs MEP.

Aby polecić ramieniu robotycznemu zamontowanemu na cewce przesunięcie się do pierwszego celu M1 w siatce, wybierz cel w panelu wejścia i opcji celu w obszarze sterowania. Wybierz wyrównanie cewek w panelu opcji cobot, aby umieścić cewkę na skórze głowy pacjenta. Wybierz opcję stymulatora w obszarze sterowania oprogramowania Neuronavigation i ustaw początkową intensywność stymulacji na 40% w opcji amplitudy.

Kliknij pojedynczy impuls, aby dostarczyć impuls, przesuwając się kolejno do każdego z celów w siatce M1. Precyzyjne ustawianie cewki TMS nie jest wymagane dla celów silnikowych. Zwiększ intensywność stymulacji w razie potrzeby, aby zaobserwować MEP lub widoczne zgięcie kciuka.

Zidentyfikuj cel, który generuje najsilniejsze MEP wraz z największym zgięciem prawego kciuka, palców lub nadgarstka. Wybierz optymalny cel M1 w panelu wejściowym i docelowym oraz kliknij wyrównanie cewek w panelu opcji cobot, aby ustawić cewkę na skórze głowy pacjenta. Dostosowuj intensywność stymulacji pojedynczych impulsów w tym celu w określonych odstępach czasu, aż zostanie określony RMT.

W panelu stymulacyjnym maksymalne wartości MEP powyżej 50 milivoltów wskazują na MEP. Określ RMT jako minimalną intensywność stymulacji wymaganą do wywołania pięciu na dziesięć ruchów przy MEP większej niż 50 miliwoltów w elektromiografii. Instruuj pacjenta, aby zamknął oczy, rozluźnił się i unikał skupiania się na konkretnych myślach, aby utrzymać spójne stany mózgu w FMRI i TMS.

Poleć ramieniu robotycznemu zamontowanemu na cewce przesunięcie się do celu DLPFC, wybierając go w panelu wejściowym i opcyjnym celu w obszarze sterowania. Wybierz wyrównanie cewek w panelu opcji cobot, aby umieścić cewkę na skórze głowy pacjenta. Wybierz zaprogramowany, trzyminutowy protokół stymulacji przerywanej theta w opcji w menu na urządzeniu TMS.

Wybierz przywołanie, a następnie czas, aby przygotować maszynę do wykonania trzyminutowego protokołu stymulacji theta burst. Wybierz opcję stymulatora w obszarze kontrolnym i ustaw intensywność stymulacji na 80% RMT dla pierwszej sesji, 100% dla drugiej sesji i 120% dla kolejnych. Kliknij start lub stop pociągów, aby przekazać pełny ciąg powtarzalnych impulsów TMS.

Każdy impuls jest wskazywany na panelu stymulacyjnym. Codziennie wykonuj stymulację lewo-bocznej kory przedczołowej przez maksymalnie 20 do 30 sesji w dni powszednie. W badaniu otwartym z wykorzystaniem tego protokołu odnotowano ogólny wskaźnik odpowiedzi na poziomie 52%, a remisję 33%. Podgrupy a priori wykazały różne profile wskaźnika odpowiedzi i remisji, co wskazuje, że grupa z depresją bez współistniejącej, grupa pierwsza, odpowiedziała lepiej niż grupy z chorobami współistniejącymi lub chorobą afektywną dwubiegunową, odpowiednio grupy drugie i trzecie.

Przed obróbką, średnia funkcjonalna łączność SGC DLPFC wynosiła minus 0,25. Funkcjonalna łączność między DLPFC a resztą mózgu nie zmieniła się w wyniku leczenia TMS. W podgrupie pacjentów, którzy przeszli FMRI przed i po TMS, zaobserwowano specyficzne zmniejszenie antyskorelowanego RSFC od okresu przed leczeniem do po nim, przy czym ujemny stan spoczynku zbliżał się do zera.

Protokół ten pokazuje wykonalność wykorzystania funkcjonalnej łączności do personalizacji celu leczenia TMS w depresji. Protokół ten wymaga znacznych zasobów i specjalistycznej wiedzy, szczególnie w zakresie rezonansu magnetycznego, analizy obrazowej oraz wykorzystania neuronawigacji i systemów robotycznych. Przyszłe protokoły poprawią wykonalność dzięki technologii integrującej procesy neuronawigacji, robotyki i obrazowania.