Artigo de método

Tratamento individualizado de rTMS para depressão usando um método de segmentação baseado em fMRI

DOI:

10.3791/62687

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2 de agosto de 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1Affiliated Brain Hospital of Guangzhou Medical University

Neste artigo

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

O presente protocolo descreve a aplicação da estimulação magnética transcraniana repetitiva (rTMS), onde uma subregião do córtex pré-frontal dorsolateral (DLPFC) com a anticorrelação funcional mais forte com o córtex cingulado anterior subgenual (sgACC) foi localizada como alvo de estimulação sob a assistência de um sistema de neuronavigição baseado em FMRI.

Resumo

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Para alcançar maior eficácia clínica, uma revolução no tratamento para transtorno depressivo grave (MDD) é altamente antecipada. A estimulação magnética transcraniana repetitiva (rTMS) é uma técnica de neuromodulação não invasiva e segura que muda imediatamente a atividade cerebral. Apesar de sua ampla aplicação no tratamento para MDD, a resposta ao tratamento permanece diferente entre os indivíduos, o que pode ser atribuível ao posicionamento impreciso da meta de estimulação. Nosso estudo tem como objetivo examinar se o posicionamento assistido por ressonância magnética funcional (fMRI) melhora a eficácia do RTMS no tratamento da depressão. Pretendemos identificar e estimular a sub-região do córtex pré-frontal dorsolateral (DLPFC) em MDD com a mais forte anti-correlação com o córtex cingulado anterior subgênero (sgACC), e realizar uma investigação comparativa deste novo método e da regra tradicional de 5 cm. Para obter uma estimulação mais precisa, ambos os métodos foram aplicados sob a orientação do sistema de neuronavigação. Esperávamos que o tratamento TMS com posicionamento individualizado baseado na conectividade funcional do estado de repouso possa apresentar melhor eficácia clínica do que o método de 5 cm.

Introdução

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O transtorno depressivo maior (TMD) é caracterizado por depressão significativa e persistente, e em casos mais graves, os pacientes podem encontrar alucinações e/ou delírios 1,2. Em comparação com a população em geral, o risco de suicídio entre pacientes com ADM é aproximadamente 20 vezes maior3. Enquanto a medicação é atualmente o tratamento mais utilizado para MDD, 30% - 50% dos pacientes não têm resposta adequada aos antidepressivos4. Para os respondentes, a melhora dos sintomas tende a aparecer após um período latente relativamente longo e é acompanhada de efeitos colaterais. A psicoterapia, embora eficaz para alguns pacientes, é cara e demorada. Por isso, é urgente um tratamento mais seguro e eficaz para o MDD.

A estimulação magnética transcraniana repetitiva (rTMS) é uma técnica não invasiva e segura e foi aprovada para o tratamento de diversos transtornos mentais 5,6,7. Embora seu mecanismo terapêutico ainda não esteja claro, a RTMS foi especulada para trabalhar regulando a atividade das regiões cerebrais estimuladas e a plasticidade neural 8,9,10, normalizando assim redes funcionais específicas 10,11,12. rTMS também causa efeito de rede, que evoca mudanças em áreas remotas do cérebro através de vias de conexão, levando a um efeito terapêutico amplificado13. Embora o rTMS mude a atividade cerebral imediatamente e robustamente, sua taxa de resposta no tratamento de MDD é de apenas cerca de 18%14. A principal razão pode ser a localização imprecisa dos alvos de estimulação15.

O córtex cingulado anterior subgênero (sgACC) é o principal responsável pelo processamento emocional e desempenha um papel na regulação da resposta a eventos estressantes, resposta emocional a estímulos internos e externos e expressão emocional 16,17,18. Esta sub-região de ACC compartilha conectividade estrutural e funcional substancial com o córtex cerebral e o sistemalímbico 19,20. Curiosamente, estudos têm demonstrado que a atividade pós-estimulação dessa área está intimamente relacionada à eficácia clínica da TMS. Por exemplo, o fluxo sanguíneo do sgACC diminuiu após um curso de TMS direcionado ao córtex pré-frontal dorsolateral direito (DLPFC), que estava associado com o alívio dos sintomas depressivos21. Vink et al.8 descobriram que a estimulação direcionada ao DLPFC foi propagada para sgACC, e sugeriu que a atividade sgACC pode ser um biomarcador da resposta ao tratamento de TMS. De acordo com pesquisas anteriores, fox e colegas22 propuseram que o direcionamento em uma sub-região de DLPFC que mostra a mais forte anticonectividade funcional com sgACC (coordenada MNI: 6, 16, -10) aumenta o efeito antidepressivo. Aqui, demonstramos um protocolo de estudo destinado a examinar essa hipótese.

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Protocolo

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Informe todos os participantes sobre o estudo e peça que assinem o termo de consentimento livre e esclarecido antes do início do estudo. O presente protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital cerebral Afiliado da Universidade Médica de Guangzhou.

NOTA: Neste estudo duplo-cego, os pacientes com depressão foram divididos aleatoriamente em dois grupos. No grupo experimental, as metas de estimulação estão localizadas pelo método de localização individualizado baseado em DLPFC-sgACC (consulte 3.3 para descrição detalhada). As metas do grupo controle são obtidas pelo método médio de 5 cm (ou seja, (-41, 16, 54))22.

1. Seleção dos participantes

  1. Recrutar pacientes com diagnóstico de MDD confirmado por um psiquiatra especialista.
    NOTA: Confirme o diagnóstico com a Mini-Entrevista Neuropsiquiátrica padronizada (M.I.N.I.) 23 . A pontuação total da Escala de Classificação da Depressão montgomery-asberg (MADRS)24 não deve ser inferior a 22.
  2. Exclua pacientes que atendam aos critérios de exclusão: (1) doenças físicas graves, como tumor maligno, insuficiência cardíaca aguda, falência múltipla de órgãos ou condições neurológicas graves, incluindo, mas não se limitando a epilepsia, derrame, encefalite, trauma cerebral; (2) comorbidade de outra doença mental, ou histórico de transtorno do uso de substâncias; (3) ter implantes metálicos, especialmente no cérebro ou no coração; (4) mulheres durante a gravidez ou lactação; (5) teve comportamentos suicidas ou tentativa de suicídio nos últimos seis meses; e (6) diagnóstico de depressão bipolar ou depressão psicótica.
    NOTA: Recrute pelo menos 36 sujeitos para cada grupo para garantir o poder estatístico. Recomenda-se um perfil demográfico equilibrado entre os dois grupos.

2. Preparação de Ressonância Magnética (RM) e TMS

  1. Obtenha imagens fMRI por um scanner de ressonância magnética 3T antes de realizar tms.
    1. Confirme que o paciente não tem contraindicações antes de uma ressonância magnética. Instrua o paciente a tentar ficar parado e não pensar em nada durante o exame.
    2. Realize uma varredura de fMRI de estado de repouso (rs-fMRI) usando a sequência FFE-EPI com os seguintes parâmetros: TR/TE = 2000/30 ms, FA = 90°, campo de visão = 220 x 220 x 256 mm3, matriz = 64 x 64, tamanho do voxel = 3,44 x 3,44 x 4 mm3, gap = 0,6 mm, número de médias de sinal = 1, volumes = 240, número de fatias = 33.
    3. Realize uma ressonância magnética estrutural utilizando a sequência de eco de campo turbo 3D ponderado T1 (T1W 3D TFE) com os seguintes parâmetros: campo de visão = 256 x 256 mm2, TR/TE = 8,2/3,8 ms, matriz de visão= 256 x 256, espessura= 1 mm.
  2. Defina parâmetros TMS.
    NOTA: O protocolo de TMS em nosso estudo é a estimulação intermitente de-burst (iTBS). Uma sessão diária de tratamento inclui 60 ciclos de 10 rajadas de 3 pulsos a 50 Hz entregues a 100% RMT em trens de 2 s, com um intervalo de 8 s. Todo o tratamento consiste em 10 sessões realizadas durante a semana de duas semanas consecutivas.

3. Tratamento (Figura 1)

  1. Realizar exames de ressonância magnética e avaliações clínicas de sintomas e desempenho cognitivo um dia antes do tratamento.
  2. Atribua o paciente aleatoriamente a um dos dois grupos, após a varredura.
  3. Para o grupo experimental, identifique a sub-região de DLPFC que mostra a mais forte anticonectividade funcional com sgACC. Para o grupo de controle, basta localizar o alvo no espaço padrão usando o método médio de 5 cm e convertê-lo para as coordenadas espaciais individuais.
    1. pré-processamento de dados rs-fMRI
      1. Pré-processe os dados rs-fMRI usando um software de análise de ressonância magnética: (a) remova os primeiros 10 volumes; b Conduzir a correção do tempo da fatia; c Corrigir o movimento da cabeça; d Co-registrar imagens EPI em imagens T1; e Realizar segmentação; f Realizar a normalização utilizando imagens T1; g Suavizar as imagens normalizadas com um kernel gaussiano de 6 mm de largura total metade máxima (FWHM); h Filtro de passe de banda (0,01 - 0,08 Hz); e (i) realizar regressão incômoda (efeitos do movimento da cabeça, tendências lineares, matéria branca, fluido cefalorraquidiano e curso de tempo médio global).
    2. Conectividade funcional (FC) do sgACC
      1. Selecione o sgACC (coordenada MNI: 6, 16, −10; Fox et al.) como a região de interesse (ROI)25 com um raio de 10 mm.
      2. Remova a matéria branca e o fluido cefalorraquidiano no ROI com base no atlas cortical harvard-oxford (http://www.cma.mgh.harvard.edu/), usando um limiar de probabilidade de matéria cinza de 0,25.
      3. Extrair o curso médio de tempo do ROI.
      4. Para gerar mapa FC, compute os coeficientes de correlação de Pearson entre o ROI (sgACC) e o DLPFC de forma voxel-wise. Normalize cada coeficiente de correlação usando a Transformação R-to-z do Fisher.
        NOTA: A máscara DLPFC é uma combinação de esferas de raio de 20mm centradas ao longo do hemisfério esquerdo em BA9 (x=-36, y=39, z=43), BA46 (x=-44, y=40, z=29), o local de aproximação de 5 cm (x=-41, y=16, z=54) e o local de estimulação da média do grupo F3 Beam (x=-39, y=26, z=49)26.
      5. De acordo com o mapa FC, identifique a coordenada de pico no DLPFC que possui o maior coeficiente anti-correlação da Pearson com sgACC. Esta é a sub-região de DLPFC com o FC mais forte negativo com sgACC, que será posteriormente direcionado no tratamento TMS para o grupo experimental.
  4. Determine o limiar do motor de repouso (RMT) para cada assunto e regise o hotspot.
    1. Instrua o paciente a sentar e relaxar, em seguida, coloque dois eletrodos de gravação no thenar da mão direita e um eletrodo de referência na parte óssea do pulso.
    2. Estimular o hotspot motor com 10 estímulos consecutivos com diferentes intensidades; enquanto isso, registos de contração muscular tráris.
    3. Identifique a intensidade mínima de TMS na qual um motor evoco potencial (MEP) ≥ 50 μV é registrado pelo menos 5 vezes. Defina-o como o RMT do paciente.
  5. Avaliar a gravidade da depressão utilizando escalas clínicas descritas na Coleta de Dados Clínicos.
  6. Realize o tratamento TMS duas vezes ao dia durante 10 dias.
    NOTA: Para um sujeito que não recebeu tratamentos como planejado, realize estímulos adicionais após o término do curso de tratamento conforme necessário. No entanto, qualquer sujeito que perca o tratamento por mais de quatro dias consecutivos deve ser excluído.
    1. Crie uma nova entrada de paciente.
      1. Selecione a opção Criar novo paciente. Digite o número de identificação ou nome do paciente na caixa de texto.
    2. Sobreponha as imagens estruturais de ressonância magnética no sistema de navegação.
      1. Selecione A ressonância magnética do paciente de importação e, em seguida, importe a imagem estrutural do paciente e selecione o tipo de imagem.
    3. Crie um modelo de cabeça individual e defina o alvo de estimulação.
      1. Pressione o botão Especifique os fiduciais de ressonância magnética.
      2. Coloque a mira nesses pontos na ressonância magnética: (1) Marcadores fiduciais: naion, tanto tragi esquerdo quanto direito; (2) Marcadores AC-PC para Talairach: comissure anterior, comissure posterior, ponto inter-hemisférico; (3) Marcadores de Talairach: ponto anterior, ponto posterior, ponto superior, ponto inferior, ponto esquerdo e ponto direito.
        NOTA: Os "Marcadores de Talairach" marcam as bordas do cérebro.
      3. Pressione criar modelo de cabeça. Selecione segmentação manual do cérebro e ajuste o limiar do couro cabeludo, do cérebro inferior e do cérebro superior.
      4. Clique em Definir destino para prosseguir.
      5. Selecione a página Marcador de Destino . Clique em ... para inserir a coordenada do alvo de tratamento conforme identificado na etapa 3.3, e, em seguida, pressionar Ir para. Pressione Adicionar marcador para nomear o ponto.
        NOTA: As coordenadas do grupo controle serão (-41, 16, 54).
    4. Calibração da bobina
      1. Clique em Continuar para a navegação neuronal. Na caixa de texto, selecione o tipo certo de ferramentas a serem usadas no tratamento. Certifique-se de que todas as ferramentas de referência estão na visão da câmera infravermelha.
      2. Pressione validar a bobina. Coloque a ponta do ponteiro no ponto de bobina marcado. Pressione Validar (ou o botão verde no controle remoto) quando o indicador de cada ferramenta ficar verde.
    5. Selecione paciente e alvo.
      1. Selecione o nome ou o ID do paciente na página Selecionar paciente . Clique em Selecionar destinos na próxima página.
      2. Escolha Ler marcadores de destino para navegar no arquivo dos destinos. Importe o arquivo e selecione o alvo como na etapa 3.6.3.5.
    6. Defina o sistema de coordenadas.
      1. Clique em Definir o sistema de coordenadas. Coloque uma faixa na cabeça com uma ferramenta de referência no paciente. Certifique-se de que o rastreador da bobina e a ferramenta de referência estão na visão do sistema de navegação.
      2. Coloque a ponta do ponteiro na nausão e ambos tragi por sua vez. Pressione o botão verde no controle remoto cada vez que o indicador de um marcador ficar verde.
    7. Geração de forma de cabeça
      1. Mova continuamente a ponta do ponteiro na parte superior da cabeça. Pressione o botão no controle remoto (ou Ajuste) para continuar.
        NOTA: Pode-se pressionar Pausa para interromper o processo e retomar pressionando o botão Iniciar novamente, uma vez que o ponteiro tenha sido colocado corretamente.
    8. Neuronavigação e estimulação
      1. Pressione a neuronavigação. Na página Bobina Ativa, defina a intensidade de estimulação para 100% RMT. Escolha Estimular os alvos para ver o alvo no modelo de cabeça on-line.
      2. Quando a bobina corresponde à mira do alvo, ou seja, quando o texto indicador fica verde, estimule.
    9. Prepare-se e inicie o tratamento a partir da etapa 3.6.4 diretamente se a entrada do paciente tivesse sido criada antes.
  7. Realizar avaliações de acompanhamento nos dias 1, 28 e 56 do dia após todo o curso de tratamento.

4. Coleta de dados clínicos (Figura 1b)

  1. Realizar avaliações clínicas utilizando MADRS24, Hamilton Depression Rating Scale (HAMD)27, Beck Depression Inventory-II (BDI-II)28, Hamilton Anxiety Scale (HAMA)29, Clinical Global Impression (CGI)30 e MATRICS Consensus Cognitive Battery (MCCB)31,32.
    NOTA: MINI e MADRS são usados para a triagem. Todas as escalas acima são aplicadas para avaliação clínica pré e pós-tratamento.

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Resultados

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A análise do FC em termos de ROI deve mostrar que o sgACC é significativamente anti-correlacionado com o DLPFC, no qual a correlação negativa mais forte é a meta de estímulo a ser escolhida. A anti-correlação significativa entre a conectividade funcional sgACC-DLPFC e a resposta ao tratamento deve ser encontrada na análise de correlação33.

O protocolo atual baseia-se em um método inovador de segmentação de TMS que nenhum estudo prévio foi aplicado. Aqui apresentamos res...

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Discussão

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O SGACC é responsável pelo processamento emocional e desempenha um papel importante na regulação do estresse 16,17,18. Um estudo sugere que o direcionamento em uma sub-região de DLPFC que mostra a mais forte anticonectividade funcional com sgACC (6, 16, -10) pode aumentar o efeito antidepressivo25. Portanto, localizar precisamente esse alvo é o passo crítico deste protocolo. Antes da estimulação, as borda...

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Divulgações

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Os autores não têm informações para relatar.

Agradecimentos

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O estudo foi financiado pelo projeto financiado pela China Postdoctoral Science Foundation (2019M652854) e pela Natural Science Foundation of Guangdong, China (Grant No. 2020A15010077).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Scanner de ressonância magnética Philips Achieva 3TModelo
Harvard/Oxfordhttp://www.cma.mgh.harva rd.edu/
MATLABMathWorks
SPM12http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm
O sistema Visor2ANT NeuroO software Visor2, o sistema de rastreamento óptico, as ferramentas de rastreamento e a placa de calibração fazem parte do sistema visor2.
Dispositivo TMSMagstim, Carmarthenshire, Reino Unido
cortical Philips

Referências

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