Роботизированная персональная транскраниальная магнитная стимуляция с помощью фМРТ для лечения депрессии, устойчивой к лечению

Этот протокол демонстрирует рабочий процесс персонализированного TMS с контролем FMRI, роботизированного и персонализированного ТМС для лечения депрессии. TMS, управляемый FMRI, решает проблемы точности и точности, связанные со стандартным прицеливанием на основе кожи головы. После конвертации МРТ-файлов DICOM пациента в формат NIFTI и проведения анализа RSFC определите стандартные пространственные координаты мозга, расположенные в центре тяжести левой дорсолатеральной префронтальной коры или антикоррелированный кластер DLPFC в форматах X, Y, Z.

Затем получите стандартную пространственную карту функциональной связности DLPFC SGC, созданную в формате NIFTI. Определите стандартную пространственную координату мозга, соответствующую моторной области правого абдуктора pollicis brevis, чтобы приблизить цель для покоящего моторного порога или RMT-тестирования. Переместить координаты DLPFC и M1, а функциональная связность DLPFC SGC отображается из стандартного пространства в родное пространство пациента с помощью преобразований, сгенерированных ранее подготовленным начальным конвейером предварительной обработки.

Предоставить психиатру, выполняющему TMS-таргетирование, нативные координаты мозга для DLPFC, M1 и DLPFC SGC функциональной связности. Чтобы перейти к месту хранения родных T1W-изображений пациента, нажмите «Файл» и выберите новую сессию в Нейронавигации. Создайте папку сессии и выберите либо DICOM, либо NIFTI, в зависимости от формата хранения изображений T1W.

Отрегулировать порог поверхности кожи головы на изображении T1W с помощью опции «Adjust surface threshold», расположенной в меню программного обеспечения Neuronavigation. Используя опцию регулировки порога кожи головы, отрегулируйте порог поверхности кожи головы на надувание или сдувание. Обеспечить минимизацию эпидурального пространства или надувания кожи головы по определению поверхности кожи головы.

Чтобы сегментировать мозговые ткани от немозговых тканей, используя опцию сегментации мозга, выберите большой участок белого вещества и нажмите «вычислить», чтобы программа определила относительные контрастные значения мозговой и немозговой ткани, а затем проверяйте, что определённая поверхность мозга адекватно совпадает с поверхностью серого вещества. Затем, используя опцию регистрации пациента, заранее определите анатомические ориентиры. Отметьте левый трагус, правый трагус и насион на родном пространственном изображении пациента T1W в подготовке к совместной регистрации с реальными ориентирами на коже головы пациента.

Трагус, трагусовая спираль или любой легко узнаваемый ориентир можно использовать, если совместная регистрация на более позднем этапе будет точно совпадать. Далее вводите цель DLPFC в нативном пространстве и координаты M1 в форматах X, Y, Z, используя правую переднюю верхнюю ориентацию с опцией планирования в строке меню. Если она попадает в борозду, переместите мишень DLPFC на ближайшую извилину.

Чтобы убедиться, что перемещённая координата мозга остаётся внутри выбранного антикоррелированного кластера, наложите народную карту функциональной связности DLPFC SGC на изображение нативного пространства T1W пациента и введите координаты перемещённой цели мозга в программное обеспечение визуализации МРТ. При необходимости переместите координаты M1 на предцентральную извилину. Вычислите перпендикулярные точки входа катушки TMS на скальпе для координат DLPFC и M1.

Убедитесь, что угол подхода катушки TMS относительно левой стороны головки установлен на 45 градусов при расчёте точки входа. Наложить сетку входа или цели размером 6 на 4, расположенную с интервалом пять на пять миллиметров в варианте входа или цели в контрольной зоне, чтобы создать дополнительные цели для испытаний RMT. Посадите пациента в моторизованное кресло для лечения с подставкой для шеи, обеспечивая правильную поддержку головы и шеи.

Откинь пациента и поднимите ноги в удобное положение. С помощью повязки на голову или двусторонней ленты прикрепите трекер пациента к правому лбу пациента. Разместите голову пациента с помощью моторизованного кресла так, чтобы она находилась в поле зрения нейронавигационной камеры.

Затем вернёмся к опции регистрации пациента в строке меню, чтобы сорегистрировать анатомические ориентиры и поверхность кожи головы пациента с заранее определёнными анатомическими ориентирами и поверхностью кожи головы на T1W-изображении. Нажать указателем на реальные ориентиры на коже головы пациента и определить каждый ориентир, нажав зелёную кнопку на ноге или ручке. Коснитесь указателем кожи головы и аккуратно проведите им по коже головы пациента, чтобы получить 300 ориентиров на коже головы, нажимая зелёную кнопку на стопе или ручке.

Проверьте точность пространственного выравнивания между фактическими и заранее определёнными анатомическими ориентирами и поверхностью кожи головы в конце процедуры регистрации пациента, что отражается как отклонение корня в миллиметрах. Убедитесь, что среднее квадратное значение корня ниже трёх миллиметров, иначе повторяйте шаги регистрации до достижения этой цели. Переместите кобот так, чтобы референс-трекер пациента находился на оптимальном расстоянии и под углом в поле зрения нейронавигационной камеры.

Убедитесь, что поле зрения нейронавигационной камеры также может обнаружить одну из опорных точек кобота. Проверьте поле изображения, выбрав «Check Tracking System» в строке меню. Фиолетовый прицел указывает на видимые опорные точки.

Включите ручной режим в режиме кобота в области управления, чтобы вручную переместить роботизированную руку в рабочее пространство. Нажмите «Переместиться в парковочную позицию» в панели опций кобота, чтобы переместить катушку в нейтральное положение. Ручное положение кобота или регулирует моторизованное кресло так, чтобы спираль находилась прямо над головой пациента с расстоянием в несколько сантиметров.

Затем откалибруйте функцию датчика силы катушки в опции кобота в области управления нейронавигационного программного обеспечения, чтобы вызвать всплывающее окно датчика с четырьмя индикаторами давления. Положите палец на катушку и постепенно увеличивайте давление, затем уменьшайте давление, чтобы все четыре лампочки последовательно включались и выключались. Убедитесь, что индикаторы включаются слева направо, затем отключите справа налево, чтобы кнопка OK стала доступной.

Разместите три электрода электромиографа, подключённых к монитору MEP вдоль вентральной длины правого абдуктора pollicis brevis. Выберите протокол MEP на машине TMS и установите чувствительность на 200 микровольт на деление. Выберите «отмену», затем выберите тайминг, чтобы отобразить интерфейс MEP.

Чтобы дать указания роботизированной руке, установленной на катушке, перейти к первой цели M1 в сетке, выберите цель в панели входа и опций цели в зоне управления. Выберите выравнивание спирали в панели опций кобота, чтобы разместить катушку на коже головы пациента. Выберите опцию стимулятора в контрольной зоне программного обеспечения нейронавигации и установите начальную интенсивность стимуляции на уровне 40% в варианте амплитуды.

Нажмите одиночный импульс, чтобы передать импульс, двигаясь последовательно к каждой цели в сетке M1. Точное позиционирование катушки TMS не требуется для моторных мишеней. Увеличивайте интенсивность стимуляции по мере необходимости, чтобы наблюдать MEP или видимое сгибание большого пальца.

Определите цель, которая производит самый сильный MEP с наибольшим амплитудным сгибанием правого большого пальца, пальцев или запястья. Выберите оптимальную мишень M1 в панели входа и мишени и нажмите выравнивание катушки в панели опций кобота, чтобы разместить катушку на коже головы пациента. Регулировать интенсивность стимуляции отдельных импульсов на этой цели с определёнными интервалами до определения RMT.

В панели стимуляции максимальные значения MEP выше 50 милливольт указывают на наличие MEP. Определите RMT как минимальную интенсивность стимуляции, необходимую для вызова пяти из 10 движений при MEP более 50 милливольт на электромиографии. Инструктуйте пациента закрыть глаза, расслабиться и избегать сосредоточения на конкретных мыслях, чтобы поддерживать согласованное состояние мозга в ТМРТ и ТМС.

Инструктировать роботизированную руку, установленную на катушке, двигаться к цели DLPFC, выбрав цель в панели входа и опций цели в зоне управления. Выберите выравнивание спирали в панели опций кобота, чтобы разместить катушку на коже головы пациента. Выберите запрограммированный трёхминутный протокол прерывистой тета-импульсной стимуляции в меню на машине TMS.

Выберите «Отзыв» и «Тайминг времени», чтобы подготовить машину к передаче трёхминутного протокола прерывистой тета-импульсной стимуляции. Выберите опцию стимулятора в контрольной зоне и установите интенсивность стимуляции на 80% от RMT для первой сессии, 100% для второй сессии и 120% для последующих сессий. Нажмите «Старт» или «Стоп» поезда, чтобы доставить полный поток повторяющихся импульсов TMS.

Каждый импульс отображается на панели стимуляции. Ежедневно выполняйте стимуляцию левой дорсолатеральной префронтальной коры в течение 20–30 сеансов в будние дни. В открытом исследовании с использованием этого протокола общий уровень ответа составил 52%, а уровень ремиссии — 33%. Априорные подгруппы показали различные профили ответа и частоты ремиссии, что указывает на то, что группа депрессии без сопутствующих заболеваний, группа первый, реагировала лучше, чем группы с сопутствующей болью или биполярной депрессией — группы две и три соответственно.

До лечения средняя функциональная связность SGC DLPFC составляла минус 0,25. Функциональная связь между DLPFC и остальной частью мозга не изменилась в результате лечения ТМС. У подгруппы пациентов, проходивших ФМРТ до и после ТМС, наблюдалось специфическое снижение антикоррелированной RSFC от до послелечения, при этом отрицательная функциональная связь в состоянии покоя приближалась к нулю.

Этот протокол демонстрирует возможность использования функциональной связности для персонализации цели лечения ТМС при депрессии. Этот протокол требует значительных ресурсов и специализированной экспертизы, особенно для МРТ, анализа визуализации, а также использования нейронавигационных и роботизированных систем. Будущие протоколы повысят осуществимость с помощью технологий, интегрирующих нейронавигацию, робототехнику и рабочие процессы визуализации.