Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

MRI-geleide dmPFC-rTMS als een behandeling voor de behandeling-resistente Depressieve stoornis

Published: August 11, 2015 doi: 10.3791/53129
Automatic Translation
1, 6, 5,7, 5,7, 2,3,5, 2,3,5, 2,3,4,5
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

Introduction

Repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS) is een vorm van indirecte focale corticale stimulatie. rTMS telt korte, brandpunt elektromagnetische veld pulsen die de schedel te doelwit gebieden van de hersenen te stimuleren door te dringen. rTMS wordt gedacht dat de mechanismen van synaptische langetermijnpotentiëring lange termijn depressie aangrijpen, waardoor het verhogen of verlagen van de corticale exciteerbaarheid van de regio gestimuleerde 1. In het algemeen, de rTMS pulsfrequentie bepaalt de effecten: hogere frequentie stimulatie neigt exciterend zijn, terwijl lagere frequentie remmend. Niet-invasieve stimulerende procedures worden ook veel gebruikt als een causale probe tijdelijke 'corticale letsels' induceren en neurale gedragsrelaties of functionele regio vast aan de functie van een gewenst corticale gebied 2 tijdelijk uit - 4.

Therapeutische rTMS stimulatie bestaat uit meerdere sessies, een keer d meestal toegepastAily gedurende een aantal weken, aan een verscheidenheid van aandoeningen, waaronder depressieve stoornis (MDD) 5, eetstoornissen 6, en obsessief-compulsieve stoornis 7. rTMS voor MDD is een mogelijke optie voor medisch refractaire patiënten, en kan de arts niet-invasief richten en exciteerbaarheid in een corticaal gebied direct met depressieve etiologie en pathofysiologie te wijzigen. De conventionele corticale doelstelling voor MDD-rTMS is de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) 8. Echter, convergerende aanwijzingen uit neuroimaging, letsel en stimulatie studies worden de dorsomediale prefrontale cortex (dmPFC) als een potentieel belangrijk therapeutisch doel voor MDD 9 en verschillende andere psychiatrische stoornissen gekenmerkt door tekorten in zelfregulering gedachten, gedrag en emotionele stelt 10. De dmPFC is een regio van consistente activering in emotionele regulering 11, behavioral regulering 12,13. DedmPFC is ook geassocieerd met neurochemische 14, 15 structurele en functionele abnormaliteiten 16 in MDD

Hier beschreven procedure moet 20 sessies (4 weken) van magnetic resonance imaging (MRI) geleid rTMS de dmPFC bilateraal, voor de behandeling van depressieve stoornissen. Naast conventionele 10 Hz protocol toegepast over 30 min, wordt een intermitterende theta burst stimuleringsprotocol (TBS) besproken, waarbij 50 Hz triplet zijn bursts op 5 Hz over een 6 min zitting 17. Beide protocollen worden gedacht exciterend zijn, met TBS protocol waarin zich potentieel vergelijkbare effecten met een veel kortere sessie 18 bereiken. In beide protocollen, zijn anatomische MRI's evenals de klinische evaluaties voorafgaand aan rTMS verworven. Neuronavigatie gebruikt de anatomische scans om rekening te houden anatomische variabiliteit van dmPFC en optimaliseren van de locatie van rTMS. Een relatief nieuwe 120 ° -angled-vloeistof gekoelde rTMS spoel was ook onsed om dieper middellijn corticale structuren te stimuleren. Tenslotte werd rTMS intensiteit titratie gebruikt over de eerste week van rTMS sessies zodat patiënten kunnen wennen aan de hogere niveaus van pijn geassocieerd met dmPFC stimulatie vergeleken met conventionele DLPFC stimulatie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Deze studie werd goedgekeurd door de Research Ethics Board aan de Universiteit Health Network.

1. Onder Selection

  1. Voeren een initiële beoordeling van een potentiële patiënt. De criteria opname inclusief de aanwezigheid van een huidige depressieve episode die resistent is tegen ten minste 1 adequate proef van medicatie en een Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fifth Edition, (DSM-5) diagnose van MDD zoals vastgesteld door het beoordelen van psychiater . Bevestig de diagnose met een gestandaardiseerde Mini Mental State Examination (MINI).
  2. Zorgen dat patiënten op een stabiele medicatie of hun medicatie routine gewassen minimaal 4 weken vóór de eerste rTMS behandelingssessie. Niet veranderen deze medicatie regiment hele rTMS behandeling te helpen disambiguate de oorzaak van alle waargenomen klinische verbetering of verslechtering.
  3. Uitsluiten patiënten die een mogelijke contra-indicatie voor rTMS of MRI kan hebben, including beslag geschiedenis, hartritmestoornissen, geïmplanteerde of buitenlandse apparaten / metalen deeltjes, instabiele medische condities, of zwangerschap. Patiënten met comorbide post-traumatische stress-stoornis, obsessief-compulsieve stoornis, andere angststoornissen, attention deficit hyperactivity disorder, boulimia nervosa of binge eating disorder, of matige cluster B persoonlijkheid kenmerken zijn ook geschikt voor deze behandeling en hoeven niet te worden uitgesloten. Patiënten met een bipolaire stoornis in plaats MDD kunnen ook geschikt voor deze behandeling. Patiënten met psychotische stoornissen, werkzame stof gebruik, een primaire diagnose van borderline of antisociale persoonlijkheidsstoornis, of aanhoudende depressieve stoornis (dysthymia) kan minder geschikt zijn voor behandeling en kunnen uitsluiting nodig.

2. Het verwerven van Magnetic Resonance Images

  1. Acquire MRI patiënten op elk moment voorafgaand aan de behandeling. Hier, gebruik dan een 3 Tesla scanner met een 8-kanaals phased array head coil (zie tabel van Materials), of scanner staat creëerde een 3D weergave van de hersenen van een patiënt.
  2. Vasthouden aan lokale site protocol, het verwerven van een T1-gewogen fast verwend gradiënt-echo anatomische scan. Gebruik de volgende parameters: TE = 12 msec, TI = 300 msec, flip hoek = 20 °, 116 sagittale plakken, dikte = 1,5 mm, geen ruimte, 256 x 256 matrix, FOV 240 mm. Deze scan zal worden gebruikt voor real-time rTMS neuronavigatie tijdens motor thresholding en behandelingen.

3. Preprocessing Anatomische Scans voor Real-time Neuronavigatie

  1. Bereid je voor op MRI begeleiding met een neuronavigatie systeem.
    Opmerking: De volgende stappen maken gebruik van de Visor 2.0 neuronavigatie systeem (zie tabel van Materialen), maar ook andere navigatiesystemen, zoals de Brainsight TMS Navigation, StealthStation, Aimnav en NBS System 4 gebruik soortgelijke procedures.
  2. Segment anatomische MRI's in zijn hoofdhuid en de hersenen componenten. Registreer de twee segmenten in standaard stereotactic ruimte, zoals Talairach en Tournoux ruimte 19.
  3. Plaats doelwit markers door het selecteren van de volgende punten op de MRI: Nasion; Links en rechts oor, gericht op de tragus; Anterior commissuur; Posterior commissuur; Interhemispheric (punt tussen de twee hersenhelften); de voorste punt van de hersenen; het achterste punt van de hersenen; de superieure meeste punt van de hersenen; en de links en rechts meeste punt van de hersenen.
  4. Reconstrueren de oppervlakken van de hoofdhuid en de hersenen van de patiënt in de standaard ruimte om een ​​driedimensionaal oppervlak gebaseerde head model te maken - dit beeld zal worden gebruikt om stereotactische hoofdhuid identificeren coördineert bovenop de dmPFC (Talairach en Tournoux coördineren X0, Y + 60, Z + 60) voor een optimale spoel vertex plaatsing tijdens de behandeling.
    Opmerking: Deze methode maakt gebruik populatie coördineert de stimulatie doel te identificeren. Andere methoden om een ​​stimulatie doel, geschetst in de discussie te identificeren, onder meer single-subject anatomie of FMRIk activeringskaarten.
  5. Registreer hersenen en de hoofdhuid coördineert van stereotactische ruimte om de patiënt ruimte voor geïndividualiseerde spoel plaatsing.

4. Motor Threshold Assessment

  1. Seat patiënt in de behandelstoel, de camera instellen voor een onbelemmerd zicht van de patiënt.
  2. Plaats de hoofdband met de marker clip die aan het rond het hoofd van de patiënt. De marker clip moet boven de brug van de neus zitten.
  3. Preprocess de anatomische scan van de patiënt zoals hierboven beschreven in stap 3.
  4. Laad de voorbewerkte anatomische scans naar de neuronavigatie programma en zet de camera.
  5. Met behulp van een neuronavigatie pen, markeert elk hoofdhuid richtpunt op de patiënt. De bewegingen gemaakt met de neuronavigatie pen zal worden geprojecteerd op het tv-scherm in de vorm van rode lijnen.
  6. Beoordelen patiënten motor drempels, de minimum intensiteit nodig is om wereldwijd prikkelen de motor weg, voorafgaand aan rTMS treatment. Voor deze stap eerst met lagere ledematen van de patiënt verlengd en ondersteund met behulp van een kruk of stoel voorzien van een uitbreidbare beensteun.
  7. Voor motor drempel bepalen, onder neuronavigatie, richten de mediale primaire motorische cortex. Plaats de spoel vertex over de sagittale spleet, 0,5-1,0 cm anterior naar de centrale sulcus. Gebruik een schuine of dubbel-conus coil voor diepere puls penetratie in mediale gebieden. Gebruik stimulator voorzien van een met vloeistof gekoelde spiraal, waarvan de windingen een hoek van 120 ° tot diepere penetratie van de pulsen (zie tabel of Materials) toe.
  8. Voer motor drempelwaardebepaling afzonderlijk voor de linker en rechter hemisferen. Richt de spoel zijdelings aan direct rTMS opgewekte stroom naar de gewenste halfrond 20. Bijvoorbeeld, aan de linker hersenhelft stimuleren oriënteren de spoel met het handvat naar rechts wijst en de stroomrichting naar de linker hersenhelft. Let op de contralaterale (rechts) onderste ledematenvoor bewegingen tijdens deze procedure.
  9. Bepaal drempel en uitgelokte motor beweging visueel door de halluces longus van de grote teen.
    Let op: In tegenstelling tot conventionele motor drempel testen dat de hand spier richt, het stimuleren van de mediale wand van de motorische cortex zal de teen spier richten. Motor evoked potentials (EP) kunnen ook worden toegepast als een meer nauwkeurige bepaling van motor drempel, maar het is veel langduriger aanpak.
    1. Begin door het stimuleren op 55% van de maximale intensiteit machine, dan pas boven of naar beneden in stappen van ~ 5%, afhankelijk van de vraag of een reactie wordt waargenomen. Verminder de stapgrootte steeds naar een ~ 1% als motor drempel wordt benaderd, zoals eerder beschreven 21. Stimuleer niet vaker dan 0,2 Hz (eenmaal per 5 sec) om remmende of stimulerende effecten in de tijd te vermijden.
    2. Zodra een motor drempel is gevestigd, zet de vertex 1-2 cm naar voren en naar achteren, in de verkennende stappen van 2-3 mm, om af te schrikkenmijne of een alternatieve site biedt een lagere motor drempel. Gebruik de laagste drempel bereikt langs deze boog voor elke kant.

5. rTMS behandeling & Adaptive titratie

  1. Voer een cursus van neuronavigated dmPFC-rTMS, met behulp van een totaal van 20-30 dagelijkse sessies meer dan 4-6 weken. Voor behandelingen, gebruik maken van de 120 ° schuine, vloeistof gekoelde spoel en de hieronder voor dmPFC stimulatie bij elke behandeling sessie (zie tabel van Materialen) parameters.
  2. Seat de patiënt in de behandelstoel, de camera instellen voor een onbelemmerd zicht van de patiënt.
  3. Plaats een hoofdband met een marker clip bevestigd aan het rond het hoofd van de patiënt (zijdelings geplaatst om te voorkomen dat de rTMS spoel plaatsing via mediale doelplaats blok) zoals hierboven beschreven. Met behulp van een camera, het neuronavigatie systeem, zal de marker clip detecteren en zal zorgen voor voorbewerking en neuronavigatie.
  4. Laad de voorbewerkte anatomical scant naar de neuronavigatie programma en zet de camera.
  5. Met behulp van een neuronavigatie pen, markeert elk hoofdhuid richtpunt op de patiënt. De bewegingen gemaakt met de neuronavigatie pen zal worden geprojecteerd op het tv-scherm in de vorm van rode lijnen.
  6. Plaats de spoel over de dmPFC doel onder MRI begeleiding via het neuronavigatie systeem. Voor verificatie, moet dit punt liggen dicht bij 25% van de afstand van nasion tot INION. Zijwaarts. Richt de spoel zijdelings, met het handvat wijst weg van de halve bol te stimuleren. Stimuleren van de linker hersenhelft, dan heroriënteren de spoel van 180 ° aan de rechter hemisfeer stimuleren, onderhouden de vertex op dezelfde locatie via dmPFC hoofdhuid plaats.
  7. Zorg ervoor dat de hoofdhuid site voor dmFPC blijft in nauw contact met de spoel zelf de gehele behandeling. Zorg ervoor dat de patiënt en operator draag oordopjes of andere gehoorbescherming tijdens de behandeling.
  8. Voor 10 Hz stimulatie,gebruik maken van een duty cycle van 5 sec op, 10 seconden uit voor een totaal van 60 treinen (3000 pulsen) per halfrond per sessie. Voer dit protocol van de linker hersenhelft dan rechts door het oriënteren van de spoel lateraal, zoals eerder beschreven 20.
    Opmerking: De beschreven protocol voor 10 Hz rTMS buiten internationale veiligheidsrichtlijnen (Rossi et al., 2009). Er is bewijs voor de veiligheid 18,22.
  9. Voor TBS stimulatie, gebruik dan een duty cycle van 2 seconden op, 8 sec af voor een totaal van 600 pulsen per halfrond per sessie. Voer dit protocol van de linker hersenhelft dan rechts door het oriënteren van de spoel lateraal, zoals eerder beschreven 20.
  10. Adaptief titreer de rTMS stimulusintensiteit boven uit een beginwaarde van 20% maximale intensiteit stimulator, zodat de patiënt wennen aan de pijn en hoofdhuid ongemak van rTMS tijdens de eerste sessies 23. Verhogen van de stimulatie-intensiteit van 2-5% op elke trein van de stimulatie,als getolereerd.
    1. Om de verdraagbaarheid te beoordelen, hebben de patiënt tarief pijn op een verbale analoge schaal (VAS) van 0 tot 10 (0 = geen pijn, 10 = limiet van tolerantie zonder emotionele nood) na elke trein van stimulatie wordt geleverd.
  11. Begin met een hogere stimulatie-intensiteit bij elke sessie met een geassocieerd met matige verdraagbaarheid (VAS 5-6) van de vorige sessie, totdat de patiënt vanaf het beoogde intensiteit van 120% van rustende motor drempel op elk halfrond. Handhaaf een verbale analoge schaal van minder dan 9 hele behandelingen tijdens deze titratie proces. Titratie wordt typisch voltooid in 2-5 dagen.
  12. Bewaak de patiënt om andere nadelige effecten tijdens de behandeling.
    Opmerking: De meest voorkomende aan behandeling onderbreken bijwerking is een syncope, die in de eerste of tweede reeks behandeling ~ 1% van de patiënten. De patiënt kan vertellen duizelig, zwak of gedesoriënteerd voelen, en kan tijdelijk (~ 10 sec) lose bewustzijn. Regelmatige, herhaalde krampachtige bewegingen of post-episode verwarring die langer dan een paar seconden moet afwezig zijn, echter. Bij een syncope, laat de hoofdsteun op de stoel indien mogelijk en stimuleert de patiënt stil totdat hersteld. De sessie kan overgaan als de patiënt is hersteld en bereid om verder te gaan na een paar minuten.
  13. Bewaak de patiënt voor een gegeneraliseerde tonisch-clonische aanvallen tijdens de behandeling.
    Let op: Deze gebeurtenissen zijn zeldzaam, en we hebben een aanval in ~ 8.000 sessies van dmPFC-rTMS niet waargenomen over> 200 individuele patiënten tot nu toe. Regelmatige, ritmische, krachtige krampachtige bewegingen duren 10-40 sec, aanvankelijk rond 3 Hz en steeds geleidelijk minder snel, begeleid door bewusteloosheid, zijn suggestief van inbeslagneming in plaats van syncope. Echter de twee moeilijk te onderscheiden van een ongetrainde waarnemer.
    1. Gebruik videobewaking tijdens alle behandelingen, zodat de aflevering kan worden beoordeeld door een neurologist bij latere evaluatie, indien nodig. Bij een dergelijke episode toepassen standaardstappen beslag EHBO, waaronder opruimen van de plaats van objecten met het potentieel om letsel te veroorzaken, het plaatsen van de patiënt op de grond indien mogelijk of verlagen van de behandelingsstoel de horizontale stand zo niet, tot de patiënt aan de linkerkant, indien mogelijk, zorgen voor een duidelijke luchtweg, en ervoor te zorgen dat iemand blijft bij de patiënt tot de inbeslagneming eindigt en de persoon herwint volledige alertheid.
    2. Bel de hulpdiensten als de aanval niet zelf te beëindigen na ~ 60 sec.

6. Clinical Data Collection

  1. Verzamel gestandaardiseerde zelfgerapporteerde vragenlijsten op baseline, wekelijks gedurende de behandeling en de follow-up (bv., 2, 4, 6, 12 en 26 weken na de behandeling). Verzamel de volgende zelfrapportage gegevens: Beck Depression Inventory (BDI-II) 24 en Beck Anxiety Inventory 25 op een dagelijkse basis in de gehele treatment.
  2. Depressie ernst scores verzamelen via de-arts beoordeeld 17-punt Hamilton Rating Scale for Depression score 26 (HAMD 17) op baseline, week tijdens de behandeling, en op 2, 4, 6, 12 en 26 weken na de behandeling in de follow-up.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

In eerdere werk, HAMD 17 werd gebruikt als maat voor de respons op de behandeling voor 10 Hz dmPFC-rTMS. Tabel 1 toont de pre- en post-behandeling hamd 17 scores in een eerder gepubliceerde case series 27. Van alle onderwerpen, voorbehandeling HAMD 17 score was 21.66.9 die aanzienlijk gedaald met 4.331% tot 12.58.2 post-rTMS (t 22 = 6,54, p <0,0001) 27. Met behulp van een remissie criterium HAMD 17 ≤7, 8 van de 23 proefpersonen overgemaakt na de behandeling. Tabel 2 geeft de pre- en post-behandeling BDI-II scores in dezelfde zaak serie 27. Voorbehandeling BDI-II was 32.59.9 en aanzienlijk af met 34.231.7% tot 22.012.8 na rTMS (22 t = 5,11, p <0,001). Hamd 17 en BDI-II percentenverbetering gecorreleerd te bepalen of dezelfde onderwerpen reageerde op beide maatregelen (r = 0,72, p = 0,0001).

Adaptive titration werd gemeld in groter subgroep van 47 patiënten die MDD 10 Hz dmPFC-rTMS 23. In een geval serie die deze subgroep van patiënten opgenomen, onderwerpen bereikte het doel stimulus intensiteit in 0.91.8 sessies en waren in staat om een hele rTMS sessie op de beoogde intensiteit op 4.53.7 sessies 23 ronden. Adaptieve titratie niet gecorreleerd verbetering behandeling.

Een vergelijking van TBS tot 10 Hz dmPFC stimulatie werd onlangs uitgevoerd in een recente 185-onderwerp chart beoordeling 18. Uitkomsten verschilde niet significant tussen de groepen. Op de HAMD 17, 10 Hz patiënten hadden een 50,6% respons en 38,5% remissie, terwijl TBS patiënten een respons van 48,5% en 27,9% remissie tarief. Op de BDI-II, 10 Hz patiënten hadden een respons 40,6% een 29,2% remissie, terwijl TBS patiënten bereikte een 43,0% respons en 31,0% remissiepercentage 18.

Onderwerp # Pre-Treatment HAMD Post-behandeling HAMD % Improvement
11 21 1 95.24
6 18 2 88.89
4 28 4 85.71
2 12 2 83,33
9 22 4 81,82
25 19 4 78.95
12 20 5 75.00
10 20 5 75.00
14 14 4 71.43
16 26 10 61,54
7 19 8 57.89
24 17 9 47.06
3 19 11 42.11
8 21 14 33,33
5 36 24 33,33
17 23 16 30.43
15 37 27 27.03
23 12 9 25.00
19 28 21 25.00
13 29 22 24.14
1 12 10 16.67
21 13 12 7.69
18 23 22 4.35
22 21 22
20 22 24 -9,09
Betekenen 21.28 11.68 46.28
Standard Dev. 6.68 8.24 31.81

Tabel 1: individuele subject HAMD 17 verbetering behulp basislijn en nabehandeling hamd 17 scores.

Onderwerp # Pre-rTMS BDI Post-rTMS BDI % Improvement
11 26 3 88,46
6 21 4 80,95
4 45 9 80.00
2 17 4 76,47
16 36 13 63.89
5 35 17 51.43
3 30 15 50.00
12 26 14 46.15
14 22 12 45.45
1 33 19 42.42
10 34 20 41.18
23 32 19 40.63
9 22 15 31.82
15 57 40 29.82
19 38 28 26.32
7 25 22 12.00
18 45 41 8.89
20 45 43 4.44
17 25 24 4.00
13 44 44 0.00
22 36 37 -2,78
21 30 32 -6,67
8 24 31 -29,17
Betekenen 32.52 22.00 34.16
Standard Dev. 9.86 12.83 31.70
T.TOETS 3.99713E-05 </ Td> 5,114221135

Tabel 2: Afzonderlijke subject BDI-II verbetering behulp basislijn en nabehandeling BDI-II scores.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Hier, MRI-geleide dmPFC-rTMS werd toegepast voor de behandeling-resistente MDD. Over het algemeen werd rTMS op deze site goed verdragen mild hoofdhuid ongemak en pijn op de plaats van stimulatie die toereikend was beheerd middels adaptieve titratie. In open-label trials en een grafiek beoordeling, zowel 10 Hz en theta burst stimulatie geleid tot significante verbeteringen in depressieve ernst zoals gemeten door de HAMD 17 en BDI-II.

Er zijn twee belangrijke stappen vermeldenswaard in de rTMS behandeling procedure voor een optimale dmPFC stimulatie. Ten eerste, een schuine, double-cone coil zorgt voor een optimale stimulatie van de diepere structuren binnen de mediale aspect van de prefrontale cortex 28. Ten tweede behandeling stimulatie-intensiteit van 120% rust motor drempel deze mediale site goed verdragen zonder ernstige bijwerkingen, ondanks de relatief hoge intensiteit van de toegepaste stimulatie in absolute termen in vergelijking met de lagere absoluteintensiteiten die nodig zijn voor conventionele DLPFC-rTMS. Dit dezelfde intensiteit verschijnt ook veilig en aanvaardbaar zijn voor TBS protocollen met dmPFC-rTMS, ondanks de aanzienlijk lagere waarden van 80% actieve motor drempel vaker gebruikt met TBS 18. Zoals eerder vermeld, is aanzienlijke pijn en ongemak van anterior mediale prefrontale stimulatie bij hogere intensiteiten 29. Adaptive titratie werd snel en met succes gebruikt om te helpen bij rTMS-gerelateerde ongemak adaptatie. Samenvattend kan het gebruik van een gehoekte rTMS spoel en relatief hoge stimulatie-intensiteit (adaptieve titratie) mogelijk maken diepere penetratie van stimulatie van de mediale prefrontale en onderliggende cingulate cortex 28, zonder dat een hoger risico van beslag ondraaglijke pijn scalp.

Neuronavigatie wordt vaak gebruikt voor een nauwkeurige individuele anatomische landmarking voor coil vertex plaatsing. Echter, een probleem met MRI geleide neuronavigatie isdat het potentieel weglaat de functionele relaties van de gewenste stimulatie doel naar andere gebieden van de hersenen in het voordeel van de anatomische specificiteit over onderwerpen. Inderdaad, er is aanzienlijke functionele connectiviteit variabiliteit gevonden in associatie cortex, met inbegrip van de regio's van de prefrontale cortex, die werkzaamheid van de behandeling 30 kunnen belemmeren. Bijvoorbeeld, een recente studie gebruikte rust-state functionele connectiviteit te laten zien dat links DLPFC-rTMS behandeling werkzaamheid bij MDD was afhankelijk van de linker DLPFC connectiviteit met het subgenual cingulate cortex 31. Patiënten die verbeterd met links DLPFC-rTMS neiging te hebben anticorrelated functionele connectiviteit tussen de DLPFC en de subgenual cingulate cortex bij baseline. Daarom kon rust-state functionele connectiviteit worden aangewend om verder te optimaliseren doel plaatsing en het identificeren van potentiële biomarkers zodra de functionele kenmerken van de respons worden geïdentificeerd 32.

Een belangrijke beperking van rTMS als behandeling is dat het niet duidelijk hoe bepaalde stimulatieparameters invloed op het effect van de behandeling. Er is een aanzienlijke variabiliteit in de parameters van de conventionele links DLPFC stimulatie voor MDD over studies, en er is ook steeds meer bewijs van aanzienlijke inter-individuele variabiliteit in hoe sommige rTMS parameters beïnvloeden corticale excitatie en remming of werkzaamheid van de behandeling 33,34. Bijvoorbeeld, de effecten van 10 Hz stimulering van motor evoked potential (MEP) werd recent aangetoond aanzienlijk tussen patiënten variëren met enkele tonen daalt niet wordt verhoogd in MEP sterkte na 35 stimulatie. Andere rTMS behandeling parameters die mogelijk vereisen verdere optimalisatie (of individualisering) op de behandeling werkzaamheid maximaliseren onder het aantal pulsen per sessie, het aantal sessies per dag, stimulatie-intensiteit en de duty cycle (hoeveel seconden stimulatie aan en uit per cyclus) .

Er zijn also algemene beperkingen rTMS als behandeling. Deze omvatten de logistieke eisen dat patiënten meerdere bezoeken aan ziekenhuis voor behandeling, beperkte toegang tot behandeling van patiënten in afgelegen gebieden maken de hoge kosten van de behandeling (> $ 250 per sessie) conventionele parameters, en kleine hoeveelheden patiënten kunnen behandelde per apparaat met conventionele parameters (1-2 per uur bij de meeste). Parameter optimalisatie kan helpen om enkele van deze problemen in de toekomst te kunnen controleren. Andere vormen van niet-invasieve stimulatie, zoals transcraniële directe stroom stimulatie (tDCS) kunnen eveneens gaan dienen als goedkoper alternatief rTMS, geschikt voor gebruik in huis en niet in de kliniek 36.

Ondanks de technische beperkingen, dmPFC-rTMS is klinisch veelbelovend voor therapieresistente MDD. rTMS en dmPFC-rTMS in het bijzonder, kan ook sonde naar een veelbelovende optie in andere medicatie-resistente psychiatrische ziekten, waaronder eetstoornissen 10 zijn 37 en posttraumatische stressstoornis 38. In het bijzonder, neuroimaging - Het identificeren van goede behandeling kandidaten voor deze aandoeningen kunnen andere dan de traditionele symptoom-gebaseerde diagnostische classificatie schema extra gereedschap nodig. Het verwerven van de patiënt neuroimaging gegevens vóór en na de behandeling zorgt voor de identificatie van potentiële biologische voorbehandeling voorspellers en de mechanismen van de behandeling reactie. Dorsomediale en subgenual cingulate rust-state functionele connectiviteit zijn geïdentificeerd als mogelijke voorspellers van de behandeling respons 27. Daarnaast zijn theoretische grafiek maatregelen zoals betweenness centrale aangetoond dmPFC-rTMS responders en niet-responders te onderscheiden uitgangswaarde gebaseerd op subschalen hedonische reacties 23. Neuroimaging wijst ook op mid-cingulate cortex en dorsomediale thalamische rusttoestand functionele connectiviteit verandering die correleert met de behandeling res anterieurePonse 27. Kortom, kan functionele neuroimaging een bruikbaar klinisch hulpmiddel geworden als mogelijke voorspellers en mechanismen van de behandeling reactie worden geïdentificeerd.

Aangezien de huidige dmPFC-rTMS studies een open-label design hebben gebruikt, moet de toekomstige richtingen onder meer de oprichting van een sham-gecontroleerde studie naar de therapeutische werking te evalueren in MDD versus sham en conventionele stimulatie. Het scheppen van een overtuigende sham-controle-arm is technisch moeilijk, met name voor het simuleren somatosensorische of nociceptieve gewaarwordingen en overtuigend verblindend de rTMS technicus 39. In een recente meta-analyse, meer dan de helft van de patiënten in staat waren om te kunnen raden hun behandeling arm 39. In een andere meta-analyse, placebo-effecten waren groot, maar vergelijkbaar met escitalopram proeven 40. Toekomstige studies met een rTMS schijnvertoning arm moet een ontwerp dat alle zintuiglijke aspecten van rTMS-adressen voor zowel de patiënt als de technicus te overwegen. Nonetheminder, het verhogen van magnetische stimulatie technieken door middel van TBS 41, priming stimulatie 42 of aanvullende cognitieve gedragstherapie 43 of farmacotherapie 44 kan ook helpen om de therapeutische effecten van rTMS optimaliseren. TBS in het bijzonder het potentieel om significante verbeteringen in behandelduur en dus aantallen patiënten, toegangstijden en behandelingskosten bereiken, terwijl het bereiken van gelijke resultaten veel langer conventionele protocols 18,45.

Samengevat, rTMS van de dmPFC een veelbelovende nieuwe benadering voor therapeutische hersenstimulatie voor therapieresistente MDD. Door het opnemen van het gebruik van een MRI geleide neuronavigatie systeem, een met vloeistof gekoelde, 120 ° gebogen stimulatie spoel een hoge stimulatie-intensiteit en een adaptieve titratieschema kan dmPFC-rTMS veilig en nauwkeurig diep targets afgeleverd in de mediale prefrontale cortex . Aangezien deze regio's staan ​​centraal in de pathofysiologie van vele neuropsychiatric aandoeningen kan deze aanpak veelbelovende toepassingen niet alleen MDD, maar ook voor allerlei andere psychiatrische aandoeningen die resistent zijn tegen standaard behandelingen hebben.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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, http://books.google.com/books?id=ssEbmvfcJT8C 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. , Psychological Corporation. San Antonio, TX. 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

Geneeskunde Neuroscience Magnetic Resonance Imaging (MRI) Begeleid Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) dorsomediale prefrontale cortex (dmPFC) Depressieve stoornis (MDD)
MRI-geleide dmPFC-rTMS als een behandeling voor de behandeling-resistente Depressieve stoornis
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dunlop, K., Gaprielian, P.,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter