JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

MRI מודרך dmPFC-rTMS כטיפול להפרעת דיכאון עמיד לטיפול

Published: August 11, 2015
doi:
10.3791/53129
, , , , , ,
1Institute of Medical Sciences,University of Toronto, 2MRI-Guided rTMS Clinic,University Health Network, 3Department of Psychiatry,University Health Network, 4Toronto Western Research Institute,University Health Network, 5Department of Psychiatry,University of Toronto, 6Faculty of Arts and Science,University of Toronto, 7Temerty Centre for Therapeutic Brain Intervention,Centre for Addiction and Mental Health

Summary

Here we outline the procedure for MRI-guided repetitive transcranial magnetic stimulation to the dorsomedial prefrontal cortex as an experimental treatment for major depressive disorder.

Abstract

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) in patients with major depressive disorder (MDD). Technicians used a neuronavigation system to process patient MRIs to generate a 3-dimensional head model. The head model was subsequently used to identify patient-specific stimulatory targets. The dmPFC was stimulated daily for 20 sessions. Stimulation intensity was titrated to address scalp pain associated with rTMS. Weekly assessments were conducted on the patients using the Hamilton Rating Scale for Depression (HamD17) and Beck Depression Index II (BDI-II). Treatment-resistant MDD patients achieved significant improvements on both HAMD and BDI-II. Of note, angled, double-cone coil rTMS at 120% resting motor threshold allows for optimal stimulation of deeper midline prefrontal regions, which results in a possible therapeutic application for MDD. One major limitation of the rTMS field is the heterogeneity of treatment parameters across studies, including duty cycle, number of pulses per session and intensity. Further work should be done to clarify the effect of stimulation parameters on outcome. Future dmPFC-rTMS work should include sham-controlled studies to confirm its clinical efficacy in MDD.

Introduction

גירוי חוזר transcranial המגנטי (rTMS) הוא סוג של גירוי קליפת המוח מוקד עקיף. rTMS מעסיק פולסים קצרים, מוקד אלקטרומגנטית שדה שחודרים את הגולגולת כדי לעורר אזורים במוח היעד. הוא חשב rTMS לעסוק המנגנונים של הגברה לטווח ארוך הסינפטי ודיכאון לטווח ארוך, ובכך להגדיל או להקטין את רגישות קליפת המוח באזור מגורה 1. בדרך כלל, תדירות דופק rTMS קובעת את השפעותיו: גירוי בתדר גבוה נוטה להיות מעורר, בעוד תדר נמוך הוא מעכב. נהלי גירוי בלתי פולשני גם נמצאים בשימוש נרחב כבדיקה סיבתי כדי לגרום ל'נגעי קליפת המוח "זמניים, וליצור קשרים עצביים-התנהגות או אזורים תפקודיים על ידי להשבית באופן זמני את תפקידו של אזור קליפת המוח רצוי 2-4.

הטיפולי rTMS כרוך הפעלות גירוי מרובות, מיושמות בדרך כלל פעם אחת דaily על פני כמה שבועות, לטיפול במגוון של הפרעות, כולל הפרעת דיכאון (MDD) 5, הפרעות אכילת 6, והפרעה טורדנית-כפייתית 7. rTMS לMDD הוא אפשרות פוטנציאלית לחולים רפואיים עקשן, ומאפשר למטפל למקד noninvasively ולשנות את הרגישות של אזור קליפת המוח מעורב ישירות עם אטיולוגיה או הפתופיזיולוגיה דיכאון. יעד קליפת המוח הקונבנציונלי לMDD-rTMS הוא קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי (DLPFC) 8. עם זאת, ראיות מתכנסים מהדמייה, נגע, ומחקרי גירוי מזהה את קליפת המוח הקדם חזיתית dorsomedial (dmPFC) כמטרה פוטנציאלית חשובה טיפולית לMDD 9 ומגוון רחב של הפרעות פסיכיאטריות אחרות המאופיינות בגירעונות בהסדרה עצמית של מחשבות, התנהגויות, ורגשית קובע 10. DmPFC הוא אזור של הפעלה עקבית בויסות רגשית 11, רגולציה התנהגות 12,13.dmPFC קשור גם 14 neurochemical, 15 מבניים, והפרעות תפקודיות 16 בMDD

שתואר כאן הוא ההליך במשך 20 מפגשים (4 שבועות) של הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) מודרכת rTMS לdmPFC דו-צדדי, לטיפול בהפרעת דיכאון. בנוסף לפרוטוקול 10 הרץ קונבנציונלי מיושם מעל 30 דקות, פרוטוקול לסירוגין פרץ תטא גירוי (TBS) נדון, שחל 50 שלישייה הרץ התפרצויות בשעה 5 הרץ על פגישת 6 דקות 17. שני הפרוטוקולים נחשבים מעורר, עם פרוטוקול TBS בעל הפוטנציאל להשיג אפקטים דומים באמצעות פגישה קצרה בהרבה 18. בשני הפרוטוקולים, MRI אנטומיים כמו גם הערכות קליניות שנרכשו לפני rTMS. Neuronavigation משתמש סריקות אנטומיים להסביר שונות האנטומי של dmPFC ולייעל את המיקום של rTMS. סליל 120 ° rTMS מקורר נוזל -angled חדש יחסית היה גם לנואד כדי לעורר מבנים בקליפת המוח קו האמצע עמוק יותר. לבסוף, טיטרציה עוצמת rTMS שימשה במהלך השבוע של מפגשי rTMS הראשון כדי להבטיח שחולים יכולים להרגיל לרמות כאב גבוהות יותר הקשורים לגירוי dmPFC בהשוואה לגירוי DLPFC קונבנציונלי.

Protocol

מחקר זה אושר על ידי מחקר האתיקה הדירקטוריון ברשת בריאות האוניברסיטה. בחירת 1. נושא לנהל הערכה ראשונית על מטופל פוטנציאלי. הקריטריונים להכללה כללו נוכחות של אפיזודה דיכאונית נוכחי…

Representative Results

בעבודה קודמת, hamd 17 שימש כמדד לתגובה לטיפול במשך 10 הרץ dmPFC-rTMS. מציג טבלה 1 17 ציונים לפני ואחרי הטיפול-hamd במקרה סדרה שפורסמה בעבר 27. בין כל הנושאים, טיפול מראש ציון hamd 17 היה 21.66.9 שירדו באופן משמעותי על ידי 4331% ל12.58.2 לאחר rTMS (t 22 = 6.54, p <0.00…

Discussion

כאן, בהדרכה-MRI dmPFC-rTMS יושם לMDD עמיד לטיפול. באופן כללי, rTMS באתר זה נסבל היטב, עם אי נוחות קלה בקרקפת וכאב באתר של גירוי שכראוי מנוהל באמצעות טיטרציה הסתגלות. בניסויי תווית פתוחה וביקורת תרשים, שני 10 הרץ ותטא גירוי פרץ הביאו לשיפור משמעותי בחומרת דיכאון, כפי שנמדדו על ידי h…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors wish to thank Aisha Dar, Vanathy Niranjan, and Dr. Umar Dar for technical assistance with rTMS delivery and data collection. The authors also wish to acknowledge the generous support of the Toronto General and Western Hospital Foundation, the Buchan Family Foundation, and the Ontario Brain Institute in funding this work.

Materials

3T GE Signa HDx Scanner GE n/a
Visor 2.0 Neuronavigation System ANT Neuro n/a
MagPro R30 Stimulator MagVenture n/a
Cool-DB80 Coil MagVenture n/a
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fitzgerald, P. B., Fountain, S., Daskalakis, Z. J. A comprehensive review of the effects of rTMS on motor cortical excitability and inhibition. Clinical Neurophysiology. 117, 2584-2596 (2006).
  2. Pascual-Leone, A., Gates, J. R., Dhuna, A. Induction of speech arrest and counting errors with rapid-rate transcranial magnetic stimulation. Neurology. 41, 697-702 (1991).
  3. Young, L., Camprodon, J. A., Hauser, M., Pascual-Leone, A., Saxe, R. Disruption of the right temporoparietal junction with transcranial magnetic stimulation reduces the role of beliefs in moral judgments. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 6753-6758 (2010).
  4. Hilgetag, C. C., Théoret, H., Pascual-Leone, A. Enhanced visual spatial attention ipsilateral to rTMS-induced “virtual lesions” of human parietal cortex. Nature neuroscience. 4, 953-957 (2001).
  5. Berman, R. M., et al. A randomized clinical trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in the treatment of major depression. Biological psychiatry. 47, 332-337 (2000).
  6. Van den Eynde, F., et al. Repetitive transcranial magnetic stimulation reduces cue-induced food craving in bulimic disorders. Biological psychiatry. 67 (8), 793-795 (2010).
  7. Berlim, M. T., Neufeld, N. H., Vanden Eynde, F. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) for obsessive-compulsive disorder (OCD): an exploratory meta-analysis of randomized and sham-controlled trials. Journal of psychiatric research. 47 (8), 999-1006 (2013).
  8. Fitzgerald, P. B., et al. A randomized trial of unilateral and bilateral prefrontal cortex transcranial magnetic stimulation in treatment-resistant major depression. Psychological Medicine. 41, 1187-1196 (2011).
  9. Downar, J., Daskalakis, Z. J. New targets for rTMS in depression: A review of convergent evidence. Brain Stimulation. 6, 231-240 (2013).
  10. Downar, J., Sankar, A., Giacobbe, P., Woodside, B., Colton, P. Unanticipated Rapid Remission of Refractory Bulimia Nervosa, during High-Dose Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation of the Dorsomedial Prefrontal Cortex: A Case Report. Frontiers in psychiatry. 3 (30), 1-5 (2012).
  11. Gallinat, J., Brass, M. Keep Calm and Carry On”: Structural Correlates of expressive suppression of emotions. PLoS ONE. 6, e1-e4 (2011).
  12. Langner, R., Cieslik, E. C., Rottschy, C., Eickhoff, S. B. Interindividual differences in cognitive flexibility: influence of gray matter volume, functional connectivity and trait impulsivity. Brain structure, & function. , (2014).
  13. Jung, Y. -. C., et al. Synchrony of anterior cingulate cortex and insular-striatal activation predicts ambiguity aversion in individuals with low impulsivity. Cerebral cortex. 24 (5), 1397-1408 (2014).
  14. Auer, D. P., Pütz, B., Kraft, E., Lipinski, B., Schill, J., Holsboer, F. Reduced glutamate in the anterior cingulate cortex in depression: An in vivo proton magnetic resonance spectroscopy study. Biological Psychiatry. 47, 305-313 (2000).
  15. Bora, E., Fornito, A., Pantelis, C., Yucel, M. Gray matter volume in major depressive disorder: a meta-analysis of voxel-based morphometry studies. Psychiatry research. 211 (1), 37-46 (2013).
  16. Sheline, Y. I., Price, J. L., Yan, Z., Mintun, M. A. Resting-state functional MRI in depression unmasks increased connectivity between networks via the dorsal nexus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 11020-11025 (2010).
  17. Huang, Y. -. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, J. C. Theta burst stimulation of the human motor cortex. Neuron. 45, 201-206 (2005).
  18. Bakker, N., et al. rTMS of the dorsomedial prefrontal cortex for major depression: safety, tolerability, effectiveness, and outcome predictors for 10 Hz versus intermittent theta-burst stimulation. Brain Stimulation. In Press, 1-22 (2014).
  19. Talairach, J., Tournoux, P. Co-planar stereotaxic atlas of the human brain: 3-dimensional proportional system: an approach to cerebral imaging. Neuropsychologia. 39, 145 (1988).
  20. Terao, Y., et al. A single motor unit recording technique for studying the differential activation of corticospinal volleys by transcranial magnetic stimulation. Brain Research Protocols. 7, 61-67 (2001).
  21. Schutter, D. J. L. G., van Honk, J. A standardized motor threshold estimation procedure for transcranial magnetic stimulation research. The journal of ECT. 22, 176-178 (2006).
  22. Downar, J., Geraci, J., et al. Anhedonia and Reward-Circuit Connectivity Distinguish Nonresponders from Responders to Dorsomedial Prefrontal Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Major Depression. Biological psychiatry. , 1-26 (2013).
  23. Downar, J., Geraci, J., et al. Anhedonia and Reward-Circuit Connectivity Distinguish Nonresponders from Responders to Dorsomedial Prefrontal Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Major Depression. Biological Psychiatry. 76 (3), 176-185 (2014).
  24. Beck, A. T., Steer, R. A., Brown, G. K. . Manual for the Beck depression inventory-II. , 1-82 (1996).
  25. Beck, A. T., Epstein, N., Brown, G., Steer, R. A. An inventory for measuring clinical anxiety: psychometric properties. Journal of consulting and clinical psychology. 56, 893-897 (1988).
  26. Hamilton, M. C. Hamilton Depression Rating Scale (HAM-D). REDLOC. 23, 56-62 (1960).
  27. Salomons, T. V., et al. Resting-State Cortico-Thalamic-Striatal Connectivity Predicts Response to Dorsomedial Prefrontal rTMS in Major Depressive Disorder. Neuropsychopharmacology official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 39, 488-498 (2014).
  28. Hayward, G., et al. Exploring the physiological effects of double-cone coil TMS over the medial frontal cortex on the anterior cingulate cortex: an H2(15)O PET study. The European journal of neuroscience. 25, 2224-2233 (2007).
  29. Vanneste, S., Ost, J., Langguth, B., De Ridder, D. TMS by double-cone coil prefrontal stimulation for medication resistant chronic depression: a case report. Neurocase. 20 (1), 61-68 (2014).
  30. Mueller, S., et al. Individual Variability in Functional Connectivity Architecture of the Human Brain. Neuron. 77, 586-595 (2013).
  31. Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biological Psychiatry. 72, 595-603 (2012).
  32. Fox, M. D., Liu, H., Pascual-Leone, A. Identification of reproducible individualized targets for treatment of depression with TMS based on intrinsic connectivity. NeuroImage. 66, 151-160 (2013).
  33. Kedzior, K., Azorina, V., Reitz, S. More female patients and fewer stimuli per session are associated with the short-term antidepressant properties of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS): a meta-analysis of 54 sham-controlled studies published between 1997-2013. Neuropsychiatric disease and treatment. 10, 727-756 (2014).
  34. Lee, J. C., Blumberger, D. M., Fitzgerald, P. B., Daskalakis, Z. J., Levinson, A. J. The Role of Transcranial Magnetic Stimulation in Treatment-Resistant Depression: A Review. Current Pharmaceutical Design. 18, 5846-5852 (2012).
  35. Maeda, F., Keenan, J. P., Tormos, J. M., Topka, H., Pascual-Leone, A. Interindividual variability of the modulatory effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on cortical excitability. Experimental Brain Research. 133, 425-430 (2000).
  36. Brunoni, A. R., Ferrucci, R., Fregni, F., Boggio, P. S., Priori, A. Transcranial direct current stimulation for the treatment of major depressive disorder: a summary of preclinical, clinical and translational findings. Progress in neuro-psychopharmacology, & biological psychiatry. 39, 9-16 (2012).
  37. Mantovani, A., Simpson, H. B., Fallon, B. A., Rossi, S., Lisanby, S. H. Randomized sham-controlled trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in treatment-resistant obsessive-compulsive disorder. The international journal of neuropsychopharmacology / official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP. 13, 217-227 (2010).
  38. Watts, B. V., Landon, B., Groft, A., Young-Xu, Y. A sham controlled study of repetitive transcranial magnetic stimulation for posttraumatic stress disorder). Brain Stimulation. 5, 38-43 (2012).
  39. Berlim, M. T., Broadbent, H. J., Van den Eynde, F. Blinding integrity in randomized sham-controlled trials of repetitive transcranial magnetic stimulation for major depression: a systematic review and meta-analysis. The international journal of neuropsychopharmacology / official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP). 16, 1173-1181 (2013).
  40. Brunoni, A. R., Lopes, M., Kaptchuk, T. J., Fregni, F. Placebo response of non-pharmacological and pharmacological trials in major depression: a systematic review and meta-analysis. PLoS One. 4, e4824 (2009).
  41. Chistyakov, A. V., Rubicsek, O., Kaplan, B., Zaaroor, M., Klein, E. Safety tolerability and preliminary evidence for antidepressant efficacy of theta-burst transcranial magnetic stimulation in patients with major depression. The international journal of neuropsychopharmacology / official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP). 13, 387-393 (2010).
  42. Iyer, M. B., Schleper, N., Wassermann, E. M. Priming stimulation enhances the depressant effect of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation). The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 23, 10867-10872 (2003).
  43. Vedeniapin, A., Cheng, L., George, M. S. Feasibility of simultaneous cognitive behavioral therapy and left prefrontal RTMS for treatment resistant depression. Brain Stimulation. 3, 207-210 (2010).
  44. Rumi, D. O., et al. Transcranial magnetic stimulation accelerates the antidepressant effect of amitriptyline in severe depression: A double-blind placebo-controlled study. Biological Psychiatry. 57, 162-166 (2005).
  45. Platz, T., Rothwell, J. C. Brain stimulation and brain repair–rTMS: from animal experiment to clinical trials–what do we know. Restorative neurology and neuroscience. 28, 387-398 (2010).

Tags

MRI-guidedDmPFC-rTMSTreatment-resistantMajor Depressive DisorderNeuronavigation3D Head ModelStimulation TargetHamilton Rating Scale For DepressionBeck Depression Index IIDouble-cone CoilResting Motor ThresholdStimulation Parameters

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Dunlop, K., Gaprielian, P., Blumberger, D., Daskalakis, Z. J., Kennedy, S. H., Giacobbe, P., Downar, J. MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder. J. Vis. Exp. (102), e53129, doi:10.3791/53129 (2015).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image