Waiting
Login processing...

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

Medicine

MR-guided dmPFC-rTMS som en behandling for behandling-resistent depression

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

Gentagne transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) er en form for indirekte omdrejningspunkt kortikal stimulation. rTMS beskæftiger korte, fokale elektromagnetiske felt pulser som trænger kraniet for at stimulere target hjerneområder. rTMS menes at engagere mekanismerne i synaptisk langtidspotensering og langsigtet depression, og derved øge eller sænke den kortikale ophidselse af regionen stimuleret 1. Generelt er rTMS pulsfrekvensen bestemmer dens virkninger: højere frekvens stimulation tendens til at være excitatorisk, mens lavere frekvens er inhiberende. Ikke-invasive stimulerende procedurer også meget anvendt som en kausal sonde til at fremkalde midlertidige 'kortikale læsioner «, og etablere neurale-adfærd relationer eller funktionelle regioner ved midlertidigt at deaktivere funktionen af et ønsket kortikale region 2 - 4.

Terapeutisk rTMS omfatter flere stimulation sessioner, der normalt anvendes, når daily over flere uger, til behandling af en række lidelser, herunder depression (MDD) 5, spiseforstyrrelser 6 og obsessiv-kompulsiv sygdom 7. rTMS for MDD er en potentiel mulighed for medicinsk refraktære patienter, og gør det muligt for klinikeren at ikke-invasivt målrette og ændre ophidselse af en cortical området direkte involveret med depressive ætiologi eller patofysiologi. Den konventionelle kortikale mål for MDD-rTMS er dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC) 8. Men konvergerende beviser fra neuroimaging, læsion, og stimulation undersøgelser identificerer dorsomedial præfrontale cortex (dmPFC) som en potentielt vigtig terapeutisk mål for MDD 9 og en række andre psykiatriske lidelser kendetegnet ved underskud i selvregulering af tanker, adfærd og følelsesmæssige hedder 10. Den dmPFC er en region i sammenhængende aktivering i følelsesmæssig regel 11, adfærdsregulering 12,13. DendmPFC er også forbundet med neurokemiske 14, strukturel 15, og funktionelle 16 abnormiteter i MDD

Beskrevet her er proceduren for 20 sessioner (4 uger) af magnetisk resonans imaging (MRI) guidede rTMS til dmPFC bilateralt, som en behandling for depression. Ud over en konventionel 10 Hz protokol anvendes over 30 min, er en intermitterende theta burst stimuleringsprotokol (TBS) diskuteret, som gælder 50 Hz triplet strømstød ved 5 Hz over 6 min session 17. Begge protokoller menes at være excitatoriske, med TBS-protokollen, der har potentiale til at opnå sammenlignelige effekter ved hjælp af en meget kortere session 18. I begge protokoller er anatomiske MRIs samt kliniske vurderinger erhvervet før rTMS. Neuronavigation anvender de anatomiske scanninger for at redegøre for anatomiske variabilitet dmPFC og optimere placeringen af ​​rTMS. En forholdsvis ny 120 ° -overvågningsmønster væske-kølet rTMS coil var også osed for at stimulere dybere midterlinjen kortikale strukturer. Endelig blev rTMS intensitet titrering anvendes i den første uge af rTMS sessioner for at sikre, at patienterne kunne vænne til de højere smerte der er forbundet med dmPFC stimulering sammenlignet med konventionelle DLPFC stimulering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne undersøgelse blev godkendt af Research Ethics Board ved University Health Network.

1. Med forbehold Selection

  1. Foretage en indledende vurdering af en potentiel patient. Inklusionskriterierne omfattede tilstedeværelsen af ​​en aktuel depressiv episode, der er resistent over for mindst 1 tilstrækkelig forsøg med medicin, og en Diagnostiske og Statistiske håndbog for psykiske forstyrrelser, femte udgave, (DSM-5) diagnosticering af MDD som fastsat af en vurdering psykiater . Bekræfte diagnosen med en standardiseret Mini Mental State Examination (MINI).
  2. Sikre, at patienter er på en stabil medicin eller vaskes ud af deres medicin rutine for mindst 4 uger forud for deres første rTMS behandling session. Du må ikke ændre denne medicin regiment i hele rTMS behandling for at hjælpe disambiguate årsagen til enhver observeret klinisk forbedring eller forværring.
  3. Udeluk patienter, der kan have en potentiel kontraindikation for rTMS eller MR, jegncluding beslaglæggelse historie, hjertearytmi, implanterede eller udenlandske enheder / metal partikler, ustabile medicinske tilstande, eller graviditet. Patienter med comorbid posttraumatisk stresslidelse, obsessiv-kompulsiv tilstand, andre angstlidelser, attention deficit hyperactivity disorder, bulimia nervosa eller binge eating disorder, eller moderate Cluster B personlighedstræk er også egnede til denne behandling og behøver ikke udelukkes. Patienter med bipolar lidelse i stedet MDD kan også være egnede til denne behandling. Patienter med psykotiske lidelser, aktiv brug stof, en primær diagnose af borderline eller antisocial personlighedsforstyrrelse, eller vedvarende depression (dysthymia) kan være mindre egnet til behandling og kan kræve udstødelse.

2. Erhvervelse Magnetic Resonance Images

  1. Anskaf patienternes MRIs til enhver tid inden behandlingen. Her skal du bruge en 3 Tesla scanner med en 8-kanals phased array hoved spole (se Tabel over Materials) eller enhver scanner, der kan skabes en 3D-repræsentation af en patients hjerne.
  2. Overholde lokale websted protokol, erhverve en T1-vægtet hurtigt forkælet gradient-ekko anatomiske scanning. Brug følgende parametre: TE = 12 ms, TI = 300 ms, flip vinkel = 20 °, 116 sagittale skiver, tykkelse = 1,5 mm, ingen gap, 256 x 256 matrix, FOV 240 mm. Denne scanning vil blive brugt til real-time rTMS neuronavigation under motor tærsklingsparametre og behandlinger.

3. Forbehandling Anatomisk Scanner for Real-time Neuronavigation

  1. Forbered MRI vejledning ved hjælp af et neuronavigation system.
    Bemærk: Følgende trin ansætte Visor 2.0 neuronavigation systemet (se Tabel of Materials), men andre navigationssystemer såsom Brainsight TMS Navigation, StealthStation, Aimnav og NBS System 4 anvender lignende procedurer.
  2. Segment anatomiske MRIs i sine hovedbund og hjerne komponenter. Registrering af de to segmenter i standard stereotactic rum, såsom Talairach og Tournoux plads 19.
  3. Sted target markører ved at vælge følgende punkter på MR: NASION; Venstre og højre øre, målretning tragus; Anterior commissure; Posterior commissure; Interhemispheric (punkt mellem de to halvkugler); det forreste punkt på hjernen; den bageste punkt på hjernen; den overlegne punkt i hjernen; og til venstre og højre punkt på hjernen.
  4. Rekonstruere overflader af patientens hovedbund og hjerne i standard plads til at skabe en tredimensionel overflade-baserede hoved model - vil billedet blive anvendt til at identificere stereotaktisk hovedbund koordinater ligger over dmPFC (Talairach og Tournoux koordinere X0, Y + 60, Z + 60) for optimal spole vertex placering under behandlingen.
    Bemærk: Denne metode bruger befolkning koordinater til at identificere stimulering målet. Andre metoder til at identificere en stimulering mål, der er skitseret i Diskussion, omfatter single-emne anatomi eller fMRJeg den tilkobles kort.
  5. Registrer hjernen og hovedbund koordinater fra stereotaktisk plads til patient plads til individualiseret spole placering.

4. Motor Threshold Assessment

  1. Seat patient i behandling stol, justere kameraet en uhindret udsigt over patienten.
  2. Placer hovedbøjle med markøren fastgjort i det omkring patientens hoved. Markøren foto burde sidde over næseryggen.
  3. Preprocess den anatomiske scanning for patienten som beskrevet ovenfor i Trin 3.
  4. Læg de forbehandlede anatomiske scanninger til neuronavigation programmet og tænd kameraet.
  5. Ved hjælp af en neuronavigation pen, skal du fremhæve hver hovedbunden målpunkt på patienten. Bevægelserne fremstillet med neuronavigation pen vil blive projiceret på tv-skærmen i form af røde linjer.
  6. Vurdere patienternes motoriske tærskler, den mindste intensitet er nødvendig for at globalt ophidse motoren vej, før rTMS skønheent. Til dette trin begynder ved at have patientens nedre lemmer forlænget og understøttet nedefra ved hjælp af en skammel eller en stol udstyret med et strækbart benstøtte.
  7. For motortærskel bestemmelse, under neuronavigation, målrette den mediale primære motor cortex. Placer spolen toppunkt over sagittale revne, 0,5-1,0 cm anterior til den centrale sulcus. Brug en vinklet eller dobbelt-kegle spole til dybere puls indtrængen i mediale områder. Brug stimulator udstyret med et fluid-kølet spole, hvis vindinger er vinklet ved 120 ° for at give dybere penetration af impulserne (se Tabel of Materials).
  8. Udfør motor tærskelværdiansættelse separat for venstre og højre hjernehalvdel. Orientere spolen sideværts til direkte rTMS-fremkaldte strøm til den ønskede hemisfære 20. For eksempel for at stimulere den venstre hemisfære, orientere spolen med håndtaget pegende mod højre og retningen af ​​strømmen mod venstre hemisfære. Overhold den kontralaterale (højre) underekstremitetfor bevægelser i løbet af denne procedure.
  9. Bestem tærskel og fremkaldte motor bevægelse visuelt ved halluces longus musklen af ​​storetåen.
    Bemærk: I modsætning til konventionelle tærskel test motor, der er målrettet hånd muskler, stimulere den mediale væg af den motoriske hjernebark vil målrette tå musklen. Motor fremkaldte potentialer (MEP), kan også anvendes som en mere nøjagtig bestemmelse af motorens tærskel, men det er en meget længerevarende tilgang.
    1. Begynd ved at stimulere ved 55% af maksimal maskine intensitet, juster derefter opad eller nedad i trin på ~ 5% afhængigt af, om et svar overholdes. Reducer tilvækst størrelse støt til ~ 1%, da tærsklen motoren nærmede sig, som tidligere beskrevet 21. Stimulere ikke oftere end 0,2 Hz (en gang om 5 sek) for at undgå hæmmende eller excitatoriske effekter over tid.
    2. Når en tærskel motor er etableret, flytte toppunktet 1-2 cm anteriort og posteriort i sonderende intervaller på 2-3 mm, for at afskrækkeminen, om eventuelle alternative websted tilbyder en lavere motor tærskel. Brug laveste grænse nået langs denne bue for hver side.

5. rTMS Behandling & Adaptive Titrering

  1. Udfør en løbet af neuronavigated dmPFC-rTMS, anvendelse af i alt 20-30 daglige sessioner i løbet af 4-6 uger. For behandlinger, bruge 120 ° vinklet, væske-kølet spole og de ​​parametre, der er anført nedenfor for dmPFC stimulation i hver behandling session (se Tabel of Materials).
  2. Seat patienten i behandlingen stol, justere kameraet en uhindret udsigt over patienten.
  3. Placer en bøjle med en markør fastgjort i det omkring patientens hoved (placeret lateralt for ikke at blokere rTMS spolen placering over den mediale målsted) som beskrevet ovenfor. Ved hjælp af et kamera, det neuronavigation systemet registrerer markør klip og vil give mulighed for forbehandling og neuronavigation.
  4. Indlæse præprocesserede anatomical scanner til neuronavigation programmet og tænd kameraet.
  5. Ved hjælp af en neuronavigation pen, skal du fremhæve hver hovedbunden målpunkt på patienten. Bevægelserne fremstillet med neuronavigation pen vil blive projiceret på tv-skærmen i form af røde linjer.
  6. Placér spolen over dmPFC mål under MRI vejledning ved hjælp af neuronavigation system. Til kontrolformål, bør dette punkt ligge tæt på 25% af afstanden fra nasion til Inion. Sideværts. Orientere spolen sideværts, med håndtaget peger væk fra halvkugle, der skal stimuleres. Stimulere venstre hemisfære, så re-orientere spolen 180 ° for at stimulere den højre hjernehalvdel, opretholdelse toppunktet på samme sted over dmPFC hovedbunden site.
  7. Sørg for, at hovedbunden site for dmFPC forbliver i tæt kontakt med spolen selv hele behandlingen. Sikre, at patienten og operatør bære ørepropper eller andre høreværn under behandlingen.
  8. For 10 Hz stimulering,bruge et normeret forbrug på 5 sek på 10 sekunder af i alt 60 tog (3.000 impulser) pr halvkugle per session. Udfør denne protokol af den venstre og derefter højre hjernehalvdel ved at orientere spolen sideværts, som tidligere beskrevet 20.
    Bemærk: Den beskrevne protokol for 10 Hz rTMS er uden for internationale retningslinjer for sikkerhed (Rossi et al, 2009.). Der er beviser for sin sikkerhed 18,22.
  9. For TBS stimulering, bruge et normeret forbrug på 2 sek på, 8 sek off for i alt 600 pulser pr halvkugle per session. Udfør denne protokol af den venstre og derefter højre hjernehalvdel ved at orientere spolen sideværts, som tidligere beskrevet 20.
  10. Adaptivt titrere rTMS stimulus intensitet opad fra en startværdi på 20% max stimulator intensitet, for at tillade patienten at vænne til smerte og hovedbund ubehag forbundet med rTMS under de indledende sessioner 23. Øg stimulering intensitet med 2-5% på hvert tog af stimulering,som tolereres.
    1. For at vurdere tolerabilitet, har patienten sats smerte på en verbal analog skala (VAS) fra 0 til 10 (0 = ingen smerter, 10 = grænse for tolerabilitet, uden følelsesmæssig nød) efter hvert tog af stimulation leveres.
  11. Begynde med en højere intensitet stimulation på hver session, under anvendelse af en niveau er forbundet med moderat tolerabilitet (VAS 5-6) fra den foregående session, indtil patienten er begyndt på målet intensitet på 120% af hvilende motortærskel på hver halvkugle. Opretholde en verbal analog udslag på mindre end 9 hele behandlinger i løbet af denne titrering proces. Titrering typisk afsluttet i 2-5 dage.
  12. Overvåg patienten for andre bivirkninger under behandling.
    Bemærk: Den mest almindelige behandlingsrelaterede afbryde negativ effekt er en synkopale episode, der opstår i løbet af den første eller anden samling af behandlingen i ~ 1% af patienterne. Patienten kan fortælle svimmel, svag, eller desorienteret, og kan forbigående (~ 10 sek) loSE bevidsthed. Regelmæssige, gentagne krampagtige bevægelser eller post-episode forvirring der varer mere end et par sekunder bør dog være fraværende,. I tilfælde af en synkopale episode, sænke nakkestøtten på stolen, hvis det er muligt og opfordre patienten til at forblive stille indtil inddrevet. Sessionen kan fortsætte, hvis patienten genvindes og villige til at gå på efter et par min.
  13. Overvåg patienten for en generaliseret tonisk-kloniske kramper under behandling.
    Bemærk: Disse begivenheder er sjældne, og vi har ikke observeret en beslaglæggelse i ~ 8.000 sessioner dmPFC-rTMS tværs> 200 individuelle patienter til dato. Regelmæssige, rytmiske, energisk krampagtige bevægelser varighed 10-40 sek, i første omgang omkring 3 Hz og bliver gradvist mindre hurtig, ledsaget af manglende respons, er tyder på beslaglæggelse stedet synkope. Men de to kan være vanskeligt at skelne for en utrænet observatør.
    1. Bruge video overvågning under alle behandlinger, så episoden kan blive gennemgået af en neurologist ved efterfølgende vurdering, hvis det er nødvendigt. I tilfælde af en sådan episode, anvende standard beslaglæggelse førstehjælp trin, herunder rydde området for genstande med potentiale til at forvolde skade, placere patienten på den mulige jorden, hvis eller sænke behandlingen stol til vandret position, hvis ikke, om det patient i venstre side, hvis det er muligt, at sikre frie luftveje, og sikre, at en person forbliver hos patienten, indtil anfaldet ophører og den person genvinder fuld årvågenhed.
    2. Ring nødtjenester, hvis beslaglæggelsen ikke selv opsige efter ~ 60 sek.

6. Klinisk Dataindsamling

  1. Saml standardiserede selvrapporterede spørgeskemaer ved baseline, ugentlig hele behandlingen og ved opfølgning (f.eks., 2, 4, 6, 12 og 26 uger efter behandling). Indsamle følgende selvrapportering data: Beck Depression Inventory (BDI-II) 24, og Beck Anxiety Inventory 25 på daglig basis i hele treatment.
  2. Saml depression sværhedsgrad scoringer via klinikeren-rated 17-item Hamilton Rating Scale for Depression score 26 (Hamd 17) ved baseline, ugentligt under behandling, og ved 2, 4, 6, 12 og 26 uger efter behandling i opfølgning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I tidligere arbejde blev Hamd 17 anvendt som et mål for behandling respons for 10 Hz dmPFC-rTMS. Tabel 1 viser de før og efter behandling hamd 17 scorer i en tidligere offentliggjort sag serie 27. Blandt alle fag, forbehandling hamd 17 score var 21.66.9 der væsentligt faldt med 4331% til 12.58.2 post-rTMS (t 22 = 6,54, p <0,0001) 27. Ved hjælp af en eftergivelse kriterium Hamd 17 ≤7, 8 af 23 forsøgspersoner hjemvist efter behandling. Tabel 2 viser de før og efter behandling BDI-II scorer i samme sag serie 27. Forbehandling BDI-II var 32.59.9 og faldt betydeligt med 34.231.7% til 22.012.8 post-rTMS (t 22 = 5.11, p <0,001). Hamd 17 og BDI-II procent forbedring var korreleret at bestemme, om de samme emner reageret på begge foranstaltninger (r = 0,72, p = 0,0001).

Adaptive titration blev rapporteret i et større delmængde af 47 patienter, der gennemgår MDD 10 Hz dmPFC-rTMS 23. I en sag serie, der indeholdt denne undergruppe af patienter, forsøgspersoner opnåede målet stimulus intensitet i 0.91.8 sessioner og var i stand til at fuldføre en hel rTMS session på den påtænkte intensitet ved 4.53.7 sessioner 23. Adaptive titrering blev ikke korreleret til behandling forbedring.

En sammenligning af TBS til 10 Hz dmPFC stimulering blev for nylig udført i en nylig 185-emne diagram anmeldelse 18. Resultater ikke signifikant forskellig mellem grupperne. På Hamd 17, 10 Hz patienter havde en 50,6% respons og 38,5% remission sats, mens TBS patienter opnåede en 48,5% respons og 27,9% remission sats. På BDI-II, 10 Hz patienter havde en 40,6% respons en 29,2% remission, mens TBS patienter opnåede en 43,0% respons og 31,0% remission sats 18.

Om # Pre-Treatment HAMD Post-behandling HAMD % Forbedring
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
Mean 21.28 11,68 46,28
Standard Dev. 6,68 8.24 31.81

Tabel 1: Individuel emne Hamd 17 forbedring, under anvendelse af baseline og efterbehandling hamd 17 scores.

Om # Pre-rTMS BDI Post-rTMS BDI % Forbedring
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
Mean 32,52 22.00 34.16
Standard Dev. 9,86 12.83 31.70
TTEST 3.99713E-05 </ Td> 5,114221135

Tabel 2: Individuel emne BDI-II forbedring, under anvendelse af baseline og efter behandling BDI-II scores.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Her blev MRI-guidede dmPFC-rTMS anvendes til behandling-resistent depression. Generelt blev rTMS på dette websted veltolereret, med mild hovedbund ubehag og smerter på det sted, stimulering, der var tilstrækkeligt styres ved hjælp af adaptiv titrering. I open-label forsøg og et diagram gennemgang, både 10 Hz og theta brast stimulation resulterede i signifikante forbedringer i depressive sværhedsgrad målt ved Hamd 17 og BDI-II.

Der er to kritiske trin værd at bemærke i proceduren for rTMS behandling for optimal dmPFC stimulering. Første, en vinklet, dobbelt-kegle spole muliggør optimal stimulering af dybere strukturer i den mediale aspekt af den præfrontale cortex 28. Sekund, en behandling stimulering intensitet på 120% hvilende motortærskel på dette mediale websted er veltolereret og uden alvorlige bivirkninger, trods den relativt høje intensitet af den påførte stimulation i absolutte tal sammenlignet med den lavere absolutteintensiteter kræves for konventionelle DLPFC-rTMS. Det samme intensitet synes også at være sikker og tolerabel for TBS protokoller med dmPFC-rTMS, uanset de markant lavere værdier af 80% aktiv motor tærskel mere almindeligt anvendt med TBS 18. Som tidligere nævnt er betydelige smerter og ubehag forbundet med anterior mediale præfrontale stimulation ved højere intensiteter 29. Adaptive titrering blev hurtigt og med held anvendt til aide i rTMS-relaterede ubehag tilpasning. I summen, kan brugen af en vinklet rTMS spole og relativt høje stimulering intensitet (med adaptiv titrering) giver mulighed for dybere penetration af stimulation til den mediale præfrontale og underliggende cingulat cortex 28, uden at pådrage større risiko for beslaglæggelse af utålelige hovedbund smerte.

Neuronavigation bruges ofte til præcis individualiseret anatomiske pejlemærke- til gevind vertex placering. Men ét problem med MRI-styrede neuronavigation erat det potentielt udelader de funktionelle relationer den ønskede stimulation mål til andre hjerneregioner fordel for anatomisk specificitet på tværs af fag. Faktisk er der en betydelig funktionel konnektivitet variabilitet findes i foreningens cortex, herunder regioner i præfrontale cortex, som kan hindre behandlingseffekt 30. For eksempel er en nylig undersøgelse brugt hvile-state funktionel konnektivitet at vise, at venstre DLPFC-rTMS behandling effekt i depression var afhængig af venstre DLPFC forbindelse til subgenual cingulate cortex 31. Patienter, der forbedrede med venstre DLPFC-rTMS havde tendens til at have anticorrelated funktionelle konnektivitet mellem DLPFC og subgenual cingulate cortex ved baseline. Derfor kunne hvile-state funktionel konnektivitet udnyttes til yderligere at optimere målet placering og identificere potentielle biomarkører, når de funktionelle egenskaber for respons er identificeret 32.

En væsentlig begrænsning i rTMS som en behandling er, at det er uklart, hvordan visse stimuleringsparametre påvirke behandlingseffekt. Der er betydelig variation i parametrene for konventionelle venstre DLPFC stimulation for MDD tværs studier, og der er også stigende tegn på betydelig inter-individuel variation i, hvordan nogle rTMS parametre påvirker cortical excitation og hæmning eller behandlingseffekt 33,34. For eksempel er virkningerne af 10 Hz stimulation på motorisk evoked potentiale (MEP) blev for nylig vist at variere betydeligt mellem individer, med nogle viser falder snarere end stigninger i MEP styrke efter stimulering 35. Andre rTMS behandling parametre, der potentielt kræver yderligere optimering (eller individualisering) for at maksimere behandlingen effektivitet omfatte antallet af pulser pr session, antallet af sessioner per dag, stimulering intensitet og pligt cyklus (hvor mange sekunder stimulation er tændt og slukket per cyklus) .

Der er also generelle begrænsninger for rTMS som en behandling. Disse omfatter de logistiske krav til patienterne at foretage flere besøg på hospitalet til behandling, begrænset adgang til behandling for patienter i fjerntliggende områder, de høje udgifter til behandling (> $ 250 per session) med konventionelle parametre, og de lave mængder af patienter, der kan være behandlet per enhed ved hjælp af konventionelle parametre (1-2 pr time ved de fleste). Parameter optimering kan bidrage til at løse nogle af disse problemer i fremtiden. Andre former for ikke-invasiv stimulation, såsom transkraniel jævnstrøm stimulation (TDCs), også kan komme til at tjene som et billigere alternativ til rTMS, egnet til brug i hjemmet snarere end i klinikken 36.

På trods af sin tekniske begrænsninger, dmPFC-rTMS er klinisk lovende for behandling-resistent depression. rTMS, og dmPFC-rTMS især kan også sonde til at være en lovende mulighed i andre medicin-resistente psykiatriske sygdomme, herunder spiseforstyrrelser 10 37, og post-traumatisk stress disorder 38. Identifikation af god behandling kandidater til disse sygdomme kan kræve andre end traditionelle symptom-baserede diagnostiske klassificering skemaer yderligere værktøjer - især Neuroimaging. Erhvervelse patient Neuroimaging data før og efter behandling giver mulighed for identifikation af potentielle biologiske før behandlingen prædiktorer og mekanismer behandlingsrespons. Dorsomedial og subgenual cingulate hvile-state funktionel konnektivitet er blevet identificeret som potentielle prædiktorer for behandlingsrespons 27. Derudover har vist graf teoretiske foranstaltninger såsom betweenness centrale at differentiere dmPFC-rTMS respondere og non-respondere ved baseline baseret på subskalaer for hedoniske besvarelser 23. Neuroimaging peger også på anterior midten cingulate cortex og dorsomedial thalamiske hviletilstand funktionelle konnektivitet ændring, korrelerer til behandling response 27. I sum, kan funktionel Neuroimaging blive et nyttigt klinisk redskab som potentielle prædiktorer og mekanismer for behandling respons identificeres.

Da de nuværende dmPFC-rTMS undersøgelser har anvendt et åbent design, bør fremtidige retninger omfatte oprettelse af en farce-kontrolleret forsøg for at vurdere dets terapeutiske virkning i MDD versus fingeret og konventionel stimulation. Men at skabe en overbevisende skin-styrearm er teknisk udfordrende, især til simulering somatosensoriske eller nociceptive fornemmelser, samt overbevisende blinding af rTMS tekniker 39. I en nylig metaanalyse, over halvdelen af patienterne var i stand til korrekt at gætte deres behandling arm 39. I en anden metaanalyse, placebo effekter var store, men kan sammenlignes med escitalopram forsøg 40. Fremtidige undersøgelser med en rTMS fingeret arm bør overveje et design, der behandler alle sensoriske aspekter af rTMS for både patienten og teknikeren. Nonethemindre, forstærke magnetisk stimulation teknikker gennem TBS 41, priming stimulation 42 eller supplerende kognitiv adfærdsterapi 43 eller farmakoterapi 44 kan også bidrage til at optimere de terapeutiske virkninger af rTMS. TBS især har potentiale til at opnå betydelige forbedringer i behandlingen varighed og dermed i patientens volumener, besøgstider og behandling omkostninger, og samtidig opfylde tilsvarende resultater til meget længere konventionelle protokoller 18,45.

Sammenfattende rTMS af dmPFC er en lovende ny tilgang til terapeutisk brain stimulation til behandling-resistent depression. Ved at inkorporere anvendelsen af ​​en MRI-styrede neuronavigation system, et fluid-afkølet, 120 ° vinklet stimulering spole, en høj stimulering intensitet og en adaptiv titrering tidsplan, kan dmPFC-rTMS sikkert og præcist leveret til dybe mål i den mediale præfrontale cortex . Da disse regioner er centrale for patofysiologien af ​​mange neuropsychiatric lidelser, kan denne fremgangsmåde have lovende anvendelser ikke kun for MDD, men også for en række andre psykiatriske tilstande, der er resistente over for standardbehandlinger.

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

Medicin Neuroscience magnetisk resonans (MRI) Guided Gentagne Transcranial Magnetisk Stimulation (rTMS) Dorsomedial præfrontale cortex (dmPFC) depression (MDD)
MR-guided dmPFC-rTMS som en behandling for behandling-resistent depression
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