Waiting
Login processing...

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

Medicine

MR-guidad dmPFC-rTMS som en behandling för behandlingsresistent egentlig depression

doi: 10.3791/53129 Published: August 11, 2015

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Upprepad transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) är en form av indirekt fokal kortikal stimulering. rTMS använder korta, bränn elektromagnetiska fältpulser som tränger skallen att stimulera mål hjärnregioner. rTMS tros ingripa mekanismerna för synaptiska långsiktig potentiering och långvarig depression, därmed öka eller minska det kortikala retbarhet av regionen stimulerade en. I allmänhet bestämmer rTMS pulsfrekvens dess effekter: högre frekvens stimulering tenderar att vara excitatoriska, medan lägre frekvens är hämmande. Icke-invasiva stimulerande rutiner används också allmänt som ett orsaks sond för att orsaka temporära "kortikala skador", och etablera neural-beteende relationer eller funktionella regioner genom att tillfälligt inaktivera funktionen hos en önskad kortikal region 2-4.

Terapeutisk rTMS involverar flera stimuleringssessioner, som vanligen används när dAily under flera veckor, för att behandla en rad olika sjukdomar, inklusive egentlig depression (MDD) 5, ätstörningar 6, och tvångssyndrom 7. rTMS för MDD är en potentiell alternativ för medicinskt eldfasta patienter, och gör det möjligt för läkaren att icke-invasivt rikta och ändra retbarhet av en kortikal regionen direkt involverad med depressiv etiologi eller patofysiologi. Den konventionella kortikala mål för MDD-rTMS är dorsolaterala prefrontala cortex (DLPFC) 8. Men konvergerande bevis från neuroradiologiska, skada, och stimuleringsstudier identifierar dorsomediala prefrontala cortex (dmPFC) som en potentiellt viktig terapeutisk mål för MDD 9 och en mängd andra psykiska sjukdomar som kännetecknas av underskott i självreglering tankar, beteenden och emotionell påstår 10. Den dmPFC är en region av konsekvent aktivering i emotionell reglering 11, beteende reglering 12,13. DendmPFC är också förknippat med neurokemiska 14, strukturella 15 och funktionella 16 avvikelser i MDD

Beskrivs här är förfarandet för 20 sessioner (4 veckor) av magnetisk resonanstomografi (MRT) guidade rTMS till dmPFC bilateralt, som en behandling för egentlig depression. Förutom en konventionell 10 Hz protokoll applicerat över 30 minuter, är ett intermittent theta skurstimuleringsprotokoll (TBS) diskuterats, som gäller 50 Hz triplett pulser på 5 Hz över en 6 minuters session 17. Båda protokollen tros vara excitatoriska, med TBS-protokollet har potential att uppnå liknande effekter med hjälp av en mycket kortare session 18. I båda protokollen är anatomiska MRI samt kliniska bedömningar förvärvats före rTMS. Neuro använder anatomiska skannar att ta hänsyn till anatomiska variationer i dmPFC och optimera placeringen av rTMS. En relativt ny 120 ° -angled vätskekylda rTMS spole var också ossed för att stimulera djupare mittlinjen kortikala strukturer. Slutligen rTMS intensitet titrering används under den första veckan i rTMS sessioner för att säkerställa att patienter kan vänja till de högre smärtnivåer i samband med dmPFC stimulering jämfört med konventionell DLPFC stimulering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Denna studie har godkänts av Forskningsetiska styrelsen vid University Health Network.

1. Om inte annat val

  1. Genomföra en första bedömning på en blivande patient. Inklusionskriterierna inbegrep förekomsten av en aktuell depression som är resistent mot minst 1 adekvat prövning av läkemedel, och en Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, femte upplagan, (DSM-5) diagnosen MDD som fastställts av bedömning av psykiater . Bekräfta diagnosen med en standardiserad Mini Mental State Examination (MINI).
  2. Se till att patienter på en stabil medicinering eller tvättas ut ur sin medicin rutin i minst 4 veckor innan de första rTMS behandlingstillfälle. Ändra inte detta läkemedel regemente hela rTMS behandling för att hjälpa otvetydig orsaken till eventuella observerade klinisk förbättring eller försämring.
  3. Uteslut patienter som kan ha en potentiell kontraindikation för rTMS eller MRI, jagncluding beslag historia, hjärtarytmi, implanterade eller utländska enheter / metallpartiklar, instabila medicinska tillstånd, eller graviditet. Patienter med samtidig posttraumatiskt stressyndrom, tvångssyndrom, andra ångestsyndrom, Attention Deficit Hyperactivity Disorder, bulimia nervosa eller hetsätningsstörning, eller måttliga Cluster B personlighets funktioner är också lämplig för denna behandling och behöver inte uteslutas. Patienter med bipolär sjukdom snarare än MDD kan också vara lämpliga för denna behandling. Patienter med psykotiska tillstånd, aktiva missbruks, en primär diagnos av borderline eller antisocial personlighetsstörning, eller ihållande depression (dystymi) kan vara mindre lämpliga för behandling och kan kräva uteslutning.

2. Förvärv Magnetiska resonansbilder

  1. Förvärva patienternas MRI när som helst före behandling. Här kan du använda en 3 Tesla skanner med en 8-kanals faskopplade huvudspole (se tabell av Materials), eller någon scanner som kan skapas en 3D-representation av en patients hjärna.
  2. Håll dig till den lokala platsen protokollet, skaffa en T1-viktade snabbt bortskämda gradient-eko anatomisk scan. Använd följande parametrar: TE = 12 ms, TI = 300 ms, flip vinkel = 20 °, 116 sagittal skivor, tjocklek = 1,5 mm, inget gap, 256 x 256 matris, FOV 240 mm. Detta skanningen ska användas för realtids rTMS neuro under motortröskel och behandlingar.

3. Förbehandling Anatomiska Söker efter realtid neuro

  1. Förbered för MRI vägledning med hjälp av ett neurosystem.
    Obs: Följande steg anställa Visor 2.0 neurosystemet (se tabell of Materials), men andra navigationssystem som Brainsight TMS Navigation, StealthStation, Aimnav, och NBS System 4 använder liknande förfaranden.
  2. Segment anatomiska MRI i sin hårbotten och hjärnkomponenter. Registrera de två segmenten till standard stereotactic utrymme, till exempel Talairach och Tournoux utrymme 19.
  3. Placera mål markörer genom att välja följande punkter på MRT: Nasion; Vänster och höger öra, med inriktning på tragus; Anterior commissure; Posterior commissure; Interhemispheric punkten (punkt mellan de två halvkloten); den främre punkten i hjärnan; den bakre punkten i hjärnan; den överlägsna mest punkt i hjärnan; och vänster och höger punkten i hjärnan.
  4. Rekonstruera ytorna hos patientens hårbotten och hjärna i standard utrymme för att skapa en tredimensionell ytbaserad huvud modell - kommer bilden användas för att identifiera stereotaktisk hårbotten koordinater ligger över dmPFC (Talairach och Tournoux koordinat X0, Y + 60, Z + 60) för optimal spole vertex placering under behandlingen.
    Obs! Den här metoden använder befolkningen koordinater att identifiera stimuleringsmålet. Andra metoder för att identifiera en stimulerings mål, som beskrivs i diskussionen, bland annat fristående anatomin eller FMRJag akti- kartor.
  5. Registrera hjärnan och hårbotten koordinater från stereotaktisk utrymme för patienten utrymme för individuell spole placering.

Bedömning 4. Motor Tröskel

  1. Seat patienten i behandlingsstolen, justera kameran för en fri utsikt över patienten.
  2. Placera pannband med markörklämma fäst vid den runt patientens huvud. Markören klippet ska sitta över nosryggen.
  3. Förbehandla den anatomiska avsökning för patienten som beskrivits ovan i steg 3.
  4. Ladda förbehandlade anatomiska skannar till neuro programmet och slå på kameran.
  5. Med hjälp av en neuro penna markerar varje hårbotten målpunkt på patienten. Rörelserna görs med neuro pennan kommer att projiceras på TV-skärmen i form av röda linjer.
  6. Bedöma patienters trösklar motor, den minsta ljusstyrka som krävs för att globalt exciterar motorn vägen, före rTMS behandlingsrument. För detta steg börjar genom att ha patientens nedre extremiteterna utvidgas och stöds underifrån, med användning av en pall eller en stol utrustad med ett töjbart benstöd.
  7. För motortröskelvärdesbestämning under neuro, rikta mediala primära motoriska cortex. Placera spolen vertex över sagittala spricka, 0,5-1,0 cm anterior till centralfåran. Använd en vinklad eller dubbel kon pole för djupare puls inträngning i mediala områden. Använd stimulator utrustad med en vätskekyld spole, vars lind är vinklade vid 120 ° för att möjliggöra djupare penetration av pulserna (se tabell för material).
  8. Utför motortröskel separat för vänster och höger halvklot. Orienterar spolen i sidled för att rikta rTMS-framkallade strömflöde till den önskade halvklotet 20. Till exempel, för att stimulera vänster hjärnhalva, orientera spolen med handtaget pekande åt höger och riktningen av strömflödet mot den vänstra hjärnhalvan. Observera kontra (höger) nedre extremiteternaför rörelser under den här proceduren.
  9. Bestäm tröskeln och framkallade motorrörelse visuellt av halluces longus muskeln i stortån.
    Obs: Till skillnad från konventionell motor tröskeltestning som riktar handen muskler, stimulera den mediala väggen av motoriska cortex kommer att rikta tån muskeln. Motor framkallade potentialer (Ledamöter) kan också användas som en mer noggrann bestämning av tröskelmotor, men det är en avsevärt längre tid i tillvägagångssätt.
    1. Börja med att stimulera vid 55% av maximal maskin intensitet, sedan justera uppåt eller nedåt i steg om ~ 5% beroende på om ett svar observeras. Minska stegstorleken stadigt till ~ 1% som tröskel motorn närmade sig, som tidigare beskrivits 21. Stimulera inte oftare än 0,2 Hz (en gång per 5 sek) för att undvika hämmande eller excitatoriska effekter över tiden.
    2. När ett tröskelvärde motor är etablerad, flytta vertex 1-2 cm anteriort och posteriort i förberedande steg om 2-3 mm, för att avskräckagruvan om någon alternativ plats erbjuder en lägre tröskel motor. Använd den lägsta tröskeln uppnås längs denna båge för varje sida.

5. rTMS Behandling & Adaptiv Titrering

  1. Utför en kurs av neuronavigated dmPFC-rTMS med användning av totalt 20-30 dagliga sessioner under 4-6 veckor. För behandlingar, använda 120 ° vinklade, vätskekyld spole och de parametrar som anges nedan för dmPFC stimulering i varje behandlingstillfälle (se tabell för material).
  2. Seat patienten i behandlingsstolen, justera kameran för en fri utsikt över patienten.
  3. Placera ett pannband med en markör klämma fäst vid den runt patientens huvud (placerade lateralt för att inte blockera rTMS spolen placering över den mediala målstället) såsom beskrivits ovan. Med hjälp av en kamera, neuro systemet, kommer att upptäcka markör klippet och gör det möjligt för förbearbetning och neuro.
  4. Ladda förbehandlade anatomical skannar till neuro programmet och slå på kameran.
  5. Med hjälp av en neuro penna markerar varje hårbotten målpunkt på patienten. Rörelserna görs med neuro pennan kommer att projiceras på TV-skärmen i form av röda linjer.
  6. Placera spolen över dmPFC mål enligt MRI vägledning med hjälp av neurosystemet. För kontrolländamål bör denna punkt ligga nära 25% av avståndet från nasion till Inion. Sidled. Orientera spolen i sidled, med handtaget pekar bort från halvklotet som ska stimuleras. Stimulera den vänstra hjärnhalvan, sedan åter orientera spolen 180 ° för att stimulera den högra hjärnhalvan, upprätthålla vertex på samma plats över dmPFC hårbotten webbplats.
  7. Kontrollera att hårbotten ställe för dmFPC förblir i nära kontakt med spolen själv under hela behandlingen. Se till att patienten och operatören bära öronproppar eller andra hörselskydd under behandlingen.
  8. För 10 Hz stimulering,använda en arbetscykel av 5 sekunder på, 10 sekunder av för totalt 60 tåg (3000 pulser) per halvklotet per session. Utför detta protokoll av den vänstra sedan högra hjärnhalvan genom att orientera spolen i sidled, som tidigare beskrivits 20.
    Obs: Den beskrivna protokollet för 10 Hz rTMS är utanför internationella säkerhetsanvisningar (Rossi et al, 2009).. Det finns bevis för sin säkerhet 18,22.
  9. För TBS stimulering använder en arbetscykel av 2 sek på, 8 sekunder bort för totalt 600 pulser per halvklotet per session. Utför detta protokoll av den vänstra sedan högra hjärnhalvan genom att orientera spolen i sidled, som tidigare beskrivits 20.
  10. Adaptivt titrera rTMS stimulusintensitet uppåt från ett initialt värde på 20% maximal stimulator intensitet, för att låta patienten vänja sig vid smärtan och hårbotten obehag i samband med rTMS under de initiala sessioner 23. Inkrementera stimuleringsintensiteten med 2-5% på varje tåg av stimulering,som tolereras.
    1. För att bedöma tolerabilitet, har patienten takt smärta på en verbal analog skala (VAS) från 0 till 10 (0 = ingen smärta, 10 = gränsen för toleransen utan känslomässigt lidande) efter varje tåg av stimulering levereras.
  11. Börja med en högre stimuleringsintensitet på varje session, med hjälp av en nivå i samband med måttlig tolerans (VAS 5-6) från föregående session, tills patienten börjar vid målintensiteten av 120% av vila tröskel motor på varje hemisfär. Upprätthålla en verbal analog skala på mindre än 9 hela behandlingar under titreringsprocessen. Titrering typiskt klar i 2-5 dagar.
  12. Övervaka patienten för andra negativa effekter under behandling.
    Obs: Den vanligaste behandlings avbryta negativ effekt är en syncopal episod, som uppstår under den första eller andra sessionen i behandling i ~ 1% av patienterna. Patienten kan berätta yrsel, svag eller förvirrad och får kortvarigt (~ 10 sek) lose medvetande. Regelbundna, upprepade krampaktiga rörelser eller efter episod förvirring som varar mer än ett par sekunder bör vara frånvarande, men. I händelse av en syncopal episod, sänk nackstödet på stolen om det är möjligt och uppmuntra patienten att vara stilla tills återhämtat sig. Sessionen kan fortsätta om patienten återhämtat sig och är villiga att gå på efter ett par minuter.
  13. Övervaka patienten för en generaliserade tonisk-kloniska anfall under behandlingen.
    Obs: Dessa händelser är sällsynta, och vi inte har observerat ett beslag i ~ 8.000 sessioner dmPFC-rTMS över> 200 enskilda patienter hittills. Regelbundna, rytmiska, kraftfulla krampaktiga rörelser som varar 10-40 sekunder, till en början cirka 3 Hz och blir gradvis långsammare, tillsammans med okänslighet, tyder på beslag snarare än synkope. Emellertid kan de två vara svårt att skilja på en otränad observatör.
    1. Använd videoövervakning under alla behandlingar så att episoden kan granskas av en neurologist vid efterföljande bedömning, om det behövs. I händelse av en sådan episod, tillämpa standard beslag första hjälpen steg, bland annat rensa området från föremål med potential att orsaka skador, placera patienten på marken om det är möjligt eller sänka behandlingsstolen till vågrätt läge om inte, lägger patient på vänster sida om möjligt, säkerställa en fri luftväg, och se till att någon stannar hos patienten tills beslaget avslutas och personen återfår full vakenhet.
    2. Ring räddningstjänsten om beslag inte själv upphöra efter ~ 60 sek.

6. Klinisk Datainsamling

  1. Samla standardiserade självrapporterade frågeformulär vid baslinjen, varje vecka under hela behandlingen och vid uppföljningen (t.ex.., 2, 4, 6, 12 och 26 veckor efter behandling). Samla följande självrapportdata: Beck Depression Inventory (BDI-II) 24, och Beck Anxiety Inventory 25 dagligen hela treatment.
  2. Samla depression svårighetsgrad poäng via klinikern-rankade 17-post Hamilton Rating Scale för depression poäng 26 (HAMD 17) vid baslinjen, varje vecka under behandling och vid 2, 4, 6, 12 och 26 veckor efter behandling i uppföljningen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

I tidigare arbete, var HAMD 17 som ett mått på behandlingssvar för Tabell 1 visar de före och efter behandling HAMD 17 poäng i en tidigare publicerad fallserier 27 10 Hz dmPFC-rTMS.. Bland alla ämnen, förbehandling HAMD 17 poäng var 21.66.9 som väsentligt minskade med 4331% till 12.58.2 efter rTMS (t 22 = 6,54, p <0,0001) 27. Med hjälp av en eftergift kriterium HAMD 17 ≤7, 8 av 23 försökspersoner efterges efter behandling. Tabell 2 visar de före och efter behandling BDI-II-poäng i samma fallserier 27. Förbehandling BDI-II var 32.59.9 och minskade signifikant av 34.231.7% till 22.012.8 efter rTMS (t 22 = 5,11, p <0,001). HAMD 17 och BDI-II procent förbättring korrelerade för att avgöra om samma ämnen svarade på båda åtgärder (r = 0,72, p = 0,0001).

Adaptiv titration rapporterades i en större delmängd av 47 MDD patienter som genomgår 10 Hz dmPFC-rTMS 23. I ett fall serie som ingår denna undergrupp av patienter, försökspersonerna uppnådde målet stimulusintensitet i 0.91.8 sessioner och kunde fullfölja en hel rTMS session på den avsedda intensitet på 4.53.7 sessioner 23. Adaptiv titrering inte korrelerad till förbättrad behandling.

En jämförelse av TBS till 10 Hz dmPFC stimulering Nyligen skedde i en ny 185-föremål diagram översyn 18. Resultat skilde sig inte signifikant mellan grupperna. På HAMD 17, hade 10 Hz patienterna 50,6% svars och 38,5% remissionstakt, medan TBS patienter uppnådde en 48,5% svars och 27,9% remissionstakt. På BDI-II, 10 Hz patienter hade en 40,6% svars en 29,2% remissionstakt, medan TBS patienter uppnådde en 43,0% svars och 31,0% remissionstakt 18.

Ämnes # Pre-Treatment HAMD Efterbehandling HAMD % Förbättring
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
Medelvärde 21,28 11,68 46,28
Standard Dev. 6,68 8,24 31,81

Tabell 1: Individuell ämne HAMD 17 förbättring, med användning av baslinje och efterbehandling HAMD 17 betyg.

Ämnes # Pre-rTMS BDI Post-rTMS BDI % Förbättring
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
Medelvärde 32.52 22,00 34,16
Standard Dev. 9,86 12,83 31,70
TTEST 3.99713E-05 </ Td> 5,114221135

Tabell 2: Individuella ämne BDI-II-förbättring, med användning av baslinje och efterbehandlings BDI-II-poäng.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Här var MRI-guidade dmPFC-rTMS tillämpas för behandlingsresistent MDD. I allmänhet tolererades väl rTMS på denna webbplats, med mild hårbotten obehag och smärta på platsen för stimulering som var tillräckligt hanteras med adaptiv titrering. I öppna studier och ett diagram översyn, både 10 Hz och theta skurstimuleringen resulterade i signifikanta förbättringar av depressiv svårighetsgrad mätt med HAMD 17 och BDI-II.

Det finns två viktiga steg värt att notera i rTMS behandlingsproceduren för optimal dmPFC stimulering. Först tillåter en vinklad, dubbelkonisk pole för optimal stimulering av djupare strukturer inom den mediala aspekten av prefrontala cortex 28. För det andra, är en behandling stimuleringsintensitet på 120% vila tröskel motor på denna mediala webbplats väl tolererad och utan allvarliga biverkningar, trots den relativt höga nivån på den pålagda stimulans i absoluta tal jämfört med den lägre absolutaintensiteter som erfordras för konventionella DLPFC-rTMS. Samma intensitet verkar också vara säker och tolererbar för TBS protokoll med dmPFC-rTMS, trots betydligt lägre värden på 80% aktiv motor tröskel oftare används med TBS 18. Som tidigare nämnts, är betydande smärta och obehag i samband med främre mediala prefrontala stimulering vid högre intensiteter 29. Adaptiv titrering snabbt och framgångsrikt används för att medhjälpare i rTMS relaterade besvär anpassning. Sammanfattningsvis kan användningen av en vinklad rTMS pole och relativt hög stimulering intensitet (med adaptiv titrering) möjliggöra djupare penetration av stimulans till den mediala prefrontala och underliggande cingulum cortex 28, utan att ådra sig högre risker för beslag av outhärdlig hårbotten smärta.

Neuro används ofta för exakt individualiserad anatomisk landmärkes för spole vertex placering. Men det är ett problem med MR-guidad neuroatt det potentiellt utelämnar de funktionella relationer av den önskade stimuleringsmålet till andra delar av hjärnan till förmån för anatomisk specificitet över ämnen. I själva verket, det finns en betydande funktionell uppkoppling variation som finns i föreningens cortex, inklusive regioner prefrontal cortex, som kan hindra behandlingseffekt 30. Till exempel använde en färsk studie vilar state funktionell uppkoppling för att visa att vänster DLPFC-rTMS behandlingseffekt i MDD var beroende av vänster DLPFC anslutning till subgenual cingulatecortexen 31. Patienter som förbättras med vänster DLPFC-rTMS tenderade att ha anticorrelated funktionell uppkoppling mellan DLPFC och subgenual cingulatecortexen vid baslinjen. Därför kan vila-state funktionell anslutning utnyttjas för att ytterligare optimera mål placering och identifiera potentiella biomarkörer när funktionella egenskaper svar identifieras 32.

En viktig begränsning av rTMS som en behandling är att det är oklart hur vissa stimuleringsparametrar påverka dess behandlingseffekt. Det finns en betydande variation i parametrarna för konventionell vänster DLPFC stimulans för MDD över studier, och det finns också allt fler bevis på betydande interindividuell variation i hur vissa RTMS parametrar påverkar kortikal excitation och inhibition eller behandlingseffekt 33,34. Till exempel, effekterna av 10 Hz stimulering på motorn evoked potential (MEP) har nyligen visat sig variera avsevärt mellan individer, med viss visning minskar snarare än ökar i MEP styrka efter stimulering 35. Andra rTMS behandlingsparametrar som potentiellt kräver ytterligare optimering (eller individualisering) för att maximera behandlingens effektivitet inkluderar antalet pulser per session, antal sessioner per dag, stimulering intensitet och arbetscykel (hur många sekunder stimulering är på och utanför per cykel) .

Det finns also allmänna begränsningar för rTMS som en behandling. Dessa inkluderar de logistiska kraven för patienterna att göra flera besök till sjukhus för behandling, begränsad tillgång till behandling för patienter i avlägsna områden, de höga kostnaderna för behandling (> $ 250 per session) med konventionella parametrar, och de låga volymerna av patienter som kan vara behandlas per enhet med hjälp av konventionella parametrar (1-2 per timme som mest). Parameter optimering kan bidra till att lösa några av dessa problem i framtiden. Andra former av icke-invasiv stimulering, såsom transkraniell likström stimulering (TFF), också kan komma att fungera som ett billigare alternativ till rTMS, lämplig för användning i hemmet i stället för på kliniken 36.

Trots sina tekniska begränsningar, är dmPFC-rTMS kliniskt lovande för behandlingsresistent MDD. rTMS och dmPFC-rTMS i synnerhet, kan också undersöka att vara en lovande alternativ i andra läkemedelsresistenta psykiatriska sjukdomar, inklusive ätstörningar 10 37, och posttraumatiskt stressyndrom 38. Identifiera goda behandlings kandidater för dessa sjukdomar kan kräva andra än traditionella symtombaserade diagnosklassificerings scheman ytterligare verktyg - i synnerhet, neuroradiologiska. Förvärva patientens neuroradiologiska uppgifter före och efter behandling gör det möjligt att identifiera potentiella biologiska förbehandlings prediktorer och mekanismer för behandlingssvar. Dorsomediala och subgenual cingulum vilande tillstånd funktionell uppkoppling har identifierats som potentiella prediktorer för behandlingssvar 27. Dessutom har grafteoretiska åtgärder såsom betweenness centrala visats differentiera dmPFC-rTMS responders och icke-responders vid baslinjen baserat på delskalor för hedoniska svar 23. Neuroimaging pekar också på främre mitten cingulatecortexen och dorsomediala talamisk vilotillstånd funktionell förändring anslutning som korrelerar till behandlings response 27. Sammanfattningsvis kan funktionell neuroradiologiska bli en användbar klinisk verktyg som potentiella prediktorer och mekanismer för behandlingssvar identifieras.

Eftersom nuvarande dmPFC-rTMS studier har använt en öppen konstruktion, bör framtida riktningar omfatta skapandet av en bluff-kontrollerad studie för att bedöma dess terapeutiska effekt i MDD kontra bluff och konventionell stimulering. Men att skapa en övertygande bluff-kontrollarmen är tekniskt utmanande, särskilt för att simulera somatosensoriska eller nociceptiva förnimmelser, liksom övertygande blända rTMS tekniker 39. I en nyligen genomförd metaanalys, mer än hälften av patienterna kunde korrekt gissa deras behandling arm 39. I en annan metaanalys, placeboeffekter var stora, men jämförbar med escitalopram prövningar 40. Framtida studier med rTMS bluff arm bör överväga en design som tar upp alla sensoriska aspekter av rTMS för både patient och teknikern. Nonethemindre, utöka magnetiska stimuleringstekniker genom TBS 41, priming stimulering 42 eller tilläggs kognitiv beteendeterapi 43 eller läkemedels 44 kan också bidra till att optimera de terapeutiska effekterna av rTMS. TBS i synnerhet har potential att uppnå betydande förbättringar i behandlingstid och därmed patientvolymer, åtkomsttider och behandlingskostnaden, samtidigt som man uppnår likvärdiga resultat som mycket längre konventionella protokoll 18,45.

Sammanfattningsvis rTMS i dmPFC är en lovande ny metod för att terapeutisk hjärnstimulering för behandlingsresistent MDD. Genom att införliva användningen av en MRI-styrd neurosystem, en vätskekyld, 120 ° vinklad stimuleringsspole, en hög stimuleringsintensitet och en adaptiv titrering schema, kan dmPFC-rTMS vara säkert och exakt levereras till djupa mål i den mediala prefrontala cortex . Eftersom dessa regioner är centrala för patofysiologin av många neuropsychiatric störningar, kan detta tillvägagångssätt ha lovande program, inte bara för MDD, men också för en rad andra psykiatriska tillstånd som är resistenta mot standardbehandlingar.

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).
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).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