Waiting
Login processing...

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

Medicine

Mr-vejledt fokuseret ultralyd Thalamotomy for patienter med lægeligt ildfaste væsentlige Tremor

Published: December 13, 2017 doi: 10.3791/56365

Summary

Høj intensitet Mr guidede fokuseret ultralyd er en spirende noninvasiv teknik til netop ablate hjernevæv. Det har vist sig at være sikkert og effektivt i behandling af medicinsk-ildfaste væsentlige tremor. I denne artikel beskrives protokollen for thalamotomy fra patienten udvælgelse til opsætning af udstyr til efterbehandling opfølgning.

Abstract

Væsentlige tremor (ET) er den mest almindelige type af tremor hos voksne. Mens ET ikke medfører nedsat levetid, kan forbundet med ET handicap have en betydelig indvirkning på livskvaliteten, humør, funktionelle aktiviteter og socialisering. Patienter, der lider fra ET ikke tilstrækkeligt behandlet med første linje medicin kan være berettiget til alternative strategier såsom dyb brain stimulation, radiofrekvens ablation og Mr guidede fokuseret ultralyd (MRgFUS). Høj intensitet MRgFUS er en spirende modalitet at behandle ET, dens attraktion for patienter at være at det er noninvasive og forbundet med korte restitutionstid, som patienter er hjem dagen efter behandling. Mens MRgFUS Centre er stadig begrænset, det bliver vigtigt at klinikerne at overveje MRgFUS som en behandling alternativ, er især i tilfælde af en patient for hvem åben kirurgi kontraindiceret. Denne artikel beskriver trin for patienten udvælgelse, opsætning af udstyr, ultralydbehandling og efterbehandling opfølgning, samt kritisk trin til at være opmærksom på når du udfører en MRgFUS procedure.

Introduction

Væsentlige tremor (ET) er den mest almindelige bevægelse sygdom med en prævalens på op til 4% blandt personer 40 år i alder eller ældre1. Det er kendetegnet ved en postural og hensigt tremor med en hyppighed på ca 4-7 Hz. Det typisk påvirker den øvre ekstremiteter samt hoved og stemme, men kan også ses i benene. ET kan være stærkt invaliderende, der påvirker evnen til at håndtere simple aktiviteter i dagligdagen. 15 - 25% af patienterne er tvunget til at gå på Pension tidligt som følge af ET, og 60% af patienter gælder ikke for job eller kampagner på grund af ukontrollabel ryster2. Trods effektiviteten af første linje medicinske behandlinger, såsom propranolol eller primidon3, en betydelig del af patienterne ikke kan tåle eller er resistente over for medicinske behandlinger. Patienter, der forbliver symptomatiske og væsentligt deaktiveret efter prøver mindst to medicin, eller der udvikle uacceptable bivirkninger, der betragtes som medicin-ildfaste.

Medicinsk-ildfaste tilfælde af ET er berettiget til kirurgiske indgreb. Målretning af ventralis intermedius (Vim) kernen i thalamus, kan en nøgle cerebello-motor relæ struktur, med dyb brain stimulation (DBS)4 elektroder eller radiofrekvens ablation bidrage til at afhjælpe rystelser5,6. Begge er dog åben neurokirurgiske procedurer, med potentielle komplikationer herunder infektion og blødning. DBS yderligere omfatter kronisk implantation af en intrakraniel elektrode og batteri over pectoralis større. Desuden patienter kræver anæstetika, og i tilfælde af DBS en generel anæstesi samt hospital stays spænder fra én til flere dage.

Hr.-styrede fokus ultralyd (MRgFUS) er en spirende noninvasiv teknik til behandling af forskellige neurologiske og psykiatriske lidelser. Enheden består af en hjelm, der fokuserer over 1000 ultralyd bjælker fra uafhængige transducere gennem intakt kraniet. Høj intensitet MRgFUS kan generere varme på målet fører til coagulative nekrose. En multi centreret randomiseret sham-kontrollerede forsøg af thalamotomy for væsentlige tremor demonstreret 47% forbedring i tremor score, der var holdbare på 12 måneder7. Dette resultat har ført til myndighedernes godkendelse af MRgFUS som en behandling modalitet og efterfølgende tilføjelse af MRgFUS til den kliniker angrebsformål tremor forvaltning. Denne protokol detaljer trin for patienten udvælgelse, forberedelse, og ultralydbehandling, samt de vigtige elementer af patientopfølgning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle menneskelige eksperimenter blev godkendt af det institutionelle forskningsudvalg etik på Sunnybrook Health Sciences Centre.

1. patienten identifikation

  1. Administrere informeret samtykke med patienten eller erstatte beslutningstager. Forklare potentielle utilsigtede hændelser relateret til proceduren, såsom blødning og neurologiske underskud, til patienten.
  2. Vurdere kandidat patienten til MRgFUS thalamotomy. En læge med ekspertise i bevægelse lidelse bør udføre vurderingen.
    Bemærk: Det er vigtigt at udelukke differential diagnoser som dystoniske tremor, Parkinsons sygdom og psykogen tremor. Yderligere, neurologen bør vurdere, om passende forsøg med medicinsk behandlinger har været forsøgt, og patienten skønnes behandling-ildfaste.
  3. Kontroller, om kontraindikationer såsom manglende evne til at tolerere en MR-scanning.
  4. Vurdere patientens medicinske fitness sammen med en anæstesi.
    Bemærk: Aktive hjertesygdomme, nedsat nyrefunktion og tilbøjelighed til blødning er alle kontraindikationer for MRgFUS.
  5. Få blodprøven som komplet blodlegemer, elektrolytter, kreatinin og koagulation panel som en del af screeningen.
  6. Udføre en fuld neurologisk eksamen (tabel 1) og bruge den kliniske bedømmelsesskala for tremor (CRST) dokument tremor og handicap. Det er nyttigt at også administrere en standard livskvalitet skala til at fange disse oplysninger ved baseline og følge det over tid.

2. imaging Setup

  1. Opnå en CT scanning forud for dagen for behandling for at vurdere eventuelle intrakraniel forkalkninger og kraniet tykkelse.
    Bemærk: CT-scanning bør have mindst 512 af 512 opløsning, 1 mm tykkelse med nul afstanden, der dækker hele kraniet fra toppen til kraniet-base.
  2. Opnå en hr. scanning før dagen for behandling for at udelukke kontraindikationer som tidligere intrakraniel blødning eller hjernesvulst.
  3. Bruge en kommercielt tilgængelig hjelm transducer med 1.024 uafhængige elementer, hver med centrale frekvens 650 kHz og integreret med en 3 Tesla hr. scanner8. Mr temperaturmåling er tilgængelig til at give tidstro feedback af target temperatur.

3. patient forberedelse

  1. Rådgive patienten ikke at tage deres medicin for væsentlige rysten på dagen for behandling og ikke at have noget af munden begynder ved midnat aftenen før operationen.
  2. Kontrollere patienten til hospitalet, typisk gennem samme dagkirurgi.
  3. Sikre, at hele holdet er til stede: neurokirurg, bevægelse lidelse neurolog, fysiker, imaging tekniker og anæstesi.
    Bemærk: En anæstesi bør være tilgængelige for støtte patienten under hele proceduren i tilfælde af ubehag, angst og vertigo/opkastning, samtidig med at holde patienten bevidst på alle tidspunkter.
  4. Placer sugeudstyr i nærheden nødsituation luftvejene vedligeholdelse og perifer intravenøs linjer, hvis medicin skal gives hurtigst muligt.
  5. Vedhæfte non-invasiv skærme for puls, elektrokardiogram, blodtryk og iltmætning.
  6. Indsæt en Foley kateter, hvis det er nødvendigt, for patienten at tømme sin blære.
  7. Sætte graduerede kompressionsstrømper på patienten til at hjælpe med at forhindre dyb venøs trombose i underekstremiteterne.
  8. Omhyggeligt barbering håret helt og tjekke for hovedbunden læsioner.
  9. Placere den stereotactic ramme ved hjælp af en neurokirurg og anvende lokalbedøvelse (fx, lidocain eller bupivicaine) på 4 pin webstederne.
  10. Placer gummi membran på patientens hoved.
    Bemærk: Fordi rummet mellem transducer og hovedbunden er fyldt med afgassede vand, en gummi membran omkranser patientens hoved til at forhindre vand fra utætte. Køligt vand er rundsendt, bærer væk eventuelle overskydende varme fra hovedbunden.
  11. Sikre patienten ikke har nogen jernholdige komponenter inden de kommer ind i proceduren rummet.
  12. Har patienten løgnen flad, hovedkulds ind i ultralyd hjelm.
  13. Dække patienten med en opvarmning tæppe for at forhindre hypotermi.
    Bemærk: Temperaturen i behandling værelse er omkring 15 ° C.

4. valg af observationsområde af Vim kernen i thalamus

  1. Foretage en foreløbig 3D localizer hr. scanning og T2-vægtet rækkefølge med mindst aksial og sagittal fly umiddelbart forud for sonikering at registrere patienten til forbehandling CT/Mr-scanninger.
  2. Fuse nye scanninger med forbehandling MRI og CT.
  3. Contour eventuelle læsioner på hovedbunden, forkalkninger i hjernen, bihuler og luftmængder som no-pass zoner, så transducere kan undgå disse specifikke områder.
  4. Vælg destination på den T2 vægtet billede aksiale via den forreste commissure (AC) og posterior commissure (PC).
    Bemærk: Der er forskellige tilgange til at identificere og målretning Vim kernen i thalamus. Vim er ikke synlig selv på 3T billeder, udlede dens placering i forhold til kendte anatomiske landemærker (dvs. indirekte målretning).
    1. På niveauet af AC-PC linje Begynd på 25% af den intercommissural afstand foran PC. Dette er typisk ca. 6 mm.
      Bemærk: Den gennemsnitlige AC-PC afstand i mennesker er 24-28 mm, og kan variere fra 20-30 mm. dividere afstanden i kvarte, begynder man ved at definere det punkt, thats ¼ afstand af anterior-posterior afstand foran PC.
    2. Sideværts, Vælg et punkt midt mellem punkt 14 mm lateral til midterlinjen og punkt 11,5 mm lateral til den laterale kant af ventrikel på samme niveau som AC-PC flyet.
    3. Foretage små justeringer efter den faktiske længde og bredde af den specifikke patient tredje ventrikel og regionale anatomi.
      Bemærk: Tredje ventrikel bredde kan variere meget, især hos ældre patienter. Det er vigtigt at være opmærksom på interne kapsel fibre ved fastsættelsen af lateralitet af det foreslåede mål. En individualiseret tilgang, under hensyntagen til patientens specifikke anatomi, er kritisk.

5.Ultralyd levering

  1. Give en stop-knap for patienten, så de kan afbryde energi levering til enhver tid.
  2. Udføre en test sonikering på lav energi ved at hæve temperaturen i målområde til omkring 45 ° C.
  3. Kontroller justeringen af varme volumen til målet og korrekte i alle tre dimensioner
  4. Hæve temperaturen yderligere ca. 50 ° C.
  5. Efter hver sonikering, skal du udføre en screening eksamen motor magt og fornemmelse for let berøring med en test for patientens tremor.
    Bemærk: på dette tidspunkt, patienten kan opleve forbigående svimmelhed, prikken og/eller følelsesløshed.
  6. Justere målet (dvs.flytte forreste hvis patienten rapporter parasthesias) efter patientens svar før stigende energi til at gøre den permanent læsion omkring 55-60 oC.
  7. Gentag sonikering indtil tremor er reduceret til et tilfredsstillende niveau.
    Bemærk: 12-29 sonications, hver med en varighed på 10-25 s administreres typisk i trin 0, 1 eller 2 ° C i en vågen patient.

6. efter behandling

  1. Umiddelbart efter behandlingen og udføre en T2-vægtet Mr til at vurdere for læsion størrelse og tilknyttede radiologiske fund som ødem.
  2. Når tilfredsstillende, tage patienten ud af scanneren og fjerne rammen.
  3. Kontroller pin websteder for blødning. Et par minutter af pres vil normalt stoppe dette.
  4. Udføre en neurologisk eksamen (tabel 1).
    Bemærk: Denne eksamen er vigtigt at udelukke eventuelle neurologiske underskud såsom paræstesi, svaghed, tale eller visuelle underskud.
  5. Indrømme patienten til en post-kirurgisk enhed natten over til observation.
  6. Udføre en MR-scanning på dag ét efterbehandling at bekræfte tilstedeværelsen af en læsion og udelukke enhver utilsigtede hændelser.
  7. Anmode om vurdering af en neurokirurg, hvis en uønsket hændelse (f.eks., masse virkning på imaging, intrakraniel blødning, eller nedsat bevidsthedsniveau) er registreret.
  8. Decharge patienten om morgenen, hvis de klarer sig godt.

7. opfølgning

  1. Tidsplan for deres første opfølgning patienten besøg ca 1 uge efter behandling.
  2. Anmeld patientens tremor symptomer, bivirkninger, medicin ændringer og neurologisk eksamen.
  3. Udføre CRST og livskvalitet foranstaltningen for at dokumentere og følge tremor og handicap.
  4. Dokumentere alle uventede begivenheder, inklusive pin-site infektion, motor underskud, føleforstyrrelser og taleproblemer.
  5. Anmode om vurdering af en hændelse af en læge, hvis det er nødvendigt. Anmode om en CT-scanning, hvis patienten har en ny neurologiske underskud at udelukke intrakraniel ætiologi som blødning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Langsigtet reduktion af rysten i den behandlede ekstremitet er gennemsnitligt 50% på 3 måneder og 40% på 12 måneder. Behandlingen succes kan vurderes straks, efter ultralydbehandling gennem radiologiske fund af en læsion i Vim (figur 1) og ydeevne på kliniske foranstaltninger såsom den håndtegnede spiral test (figur 2). Derudover giver intraoperativ hr. termografi real-time feedback til target temperatur. En permanent læsion forventes når temperaturen når op på 55-60 ° C.

En patient skal vurderes for utilsigtede hændelser, radiologisk og klinisk. Mr skal afsløre eventuelle ødem, blødning og mal-placering af læsion. Mens ødem er normalt ses med læsion, det er typisk asymptomatiske for patienten og garanterer ikke nogen klinisk intervention. Pin sites bør undersøges for infektion og hovedbund for nogen efterbehandling læsioner. Blødt væv infektion på pin websteder (f.eks., rødme, ømhed og hævelse) kan behandles med et kort kursus af oral antibiotika. Hvis en grundig neurologisk eksamen afslører eventuelle nye neurologiske underskud, som svaghed, sensoriske problemer og ataksi, bør patienten vurderes og behandles af den relevante læge.

Figure 1
Figur 1: aksial T2-vægtede 3T-MRI. Billeder af den lige ensidige thalamotomy for en patient med lægeligt ildfaste væsentlige rysten på dag 1, 7, 30 og 90 efter behandling. Sorte pile peger Vim. Dette tal er blevet ændret fra reference6.

Figure 2
Figur 2: Repræsentative klinisk forbedring på spiral tegning test. (A) archimediske spiral er et klinisk værktøj bruges til at måle graden af væsentlige tremor. Spiralen indeholder også oplysninger om tremor orientering akse. Freehand spiral tegninger af en patienten umiddelbart før (venstre) og umiddelbart efter (højre) thalamotomy demonstrere dramatisk forbedring. (B) under den kliniske bedømmelsesskala for tremor (CRST), patienten bliver bedt om at fuldføre flere stregtegninger. Tegninger af patienten før behandling og 3 måneder efter behandlingen igen påvise betydelige forbedringer. Dette tal er blevet ændret fra reference6. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Årvågenhed og orientering
Hjernenerver Hjernenerver II-XII
Sensoriske eksamen Smerter
Position
Vibration
Let berøring
Motor eksamen Styrke
Tone
Reflekser Dyb senen reflekser
Patologisk reflekser
Koordination og balance Finger næse testning
Hæl til shin test
Hurtig skiftende bevægelser
Hæl-til-tå walking
Romberg's test

Tabel 1: Tjekliste for en fuld neurologisk eksamen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

MRgFUS ved høj intensitet kan noninvasively oprette en intrakraniel læsion. Nuværende højintensive MRgFUS med kontinuert bølge mode på 650 kHz er blevet optimeret til termisk ablation af dybe hjernestrukturer, såsom Vim thalamus. Brugen af MRgFUS har nogle fordele i forhold til eksisterende teknikker såsom DBS, gamma kniv radiosurgery eller radiofrekvens ablation til behandling-ildfaste ET. DBS er en åben kirurgisk procedure, der kan være forbundet med potentielle enhed-relaterede komplikationer, herunder hardware fejl, brud og batteri udtynding. RF ablation er også en åben procedure, og i forbindelse med trans-kortikale passage af hjernen elektroder. Selvom gamma kniv er en non-invasiv alternativ, er virkningerne af gamma kniv thalamotomy variabel og forsinket, ofte kræver uger til måneder at blive mærkbar10. Kobling af Mr termografi og FUS giver kirurger til at overvåge læsion placering, temperatur og størrelse i realtid, hvilket reducerer risikoen for utilsigtede hændelser som følge af forveksling af læsioner.

MRgFUS er imidlertid ikke uden risiko. Varme skade på omkringliggende væv, med associerede smerter eller Neurologiske skader, kan opstå, hvis læsioner er for overfladisk, tæt på kraniet, eller tilstødende veltalende regioner. Teknologiske fremskridt i imaging software, såsom integration af fiber tracking teknologi11, vil give mulighed for lettere positionering og målrette lokalisering af Vim thalamus, derved eventuelt faldende procedurens varighed og den forekomst af skadelige virkninger. Desuden er flere patient faktorer vigtigt at overveje for at maksimere effektiviteten af MRgFUS behandling. Kraniet tæthed, tykkelse og form er kritiske elementer korreleret til mængden af akustisk energi, der kræves for succesfuld ablation. Akustisk set er tynde og store kranier generelt lettere at behandle. For tykke og tætte kranier, især hvis kraniet volumen er også små, er højere energier nødvendige resulterer i større kraniet varme for patienter. Kraniet og hovedbund varme kan være en kilde til ubehag og kan føre til langvarige sequelae. Cirkulerer koldt vand ved lave temperaturer (10-15 ° C) mellem sonications er nyttigt at minimere varme.

Undervejs sonikering er justering destinationsplaceringen baseret på patienternes reaktion nøglen. For at undgå permanente sensoriske underskud, hvis patienter rapporterer forbigående sensoriske symptomer, vi typisk flytte vores mål 1 mm anterior, væk fra de sensoriske relæ og re sonikeres for at kontrollere, om utilsigtede hændelser og klinisk respons. Behandling team skal være meget opmærksom på anatomien omkring Vim, såsom dens tæthed til den indre kapsel på den laterale, ringere dimension. For eksempel, kan ødem omfatte hvide substans interne kapsel hvis den læsion er stor eller figuren er skrå. Derfor fortjener en særlig tværgående mål ekstra forsigtighed.

Høj intensitet MRgFUS er en effektiv mulighed for væsentlige tremor, og er i øjeblikket ved at blive undersøgt i andre lidelser, såsom OCD og Parkinsons sygdom, hvor en fokal læsion kan være gavnligt til behandling af lægeligt ildfaste symptomer. Resultaterne af disse forsøg vil hjælpe med at bestemme, hvilken rolle, hvis nogen, MRgFUS kan spille i forvaltningen af disse lidelser, som en mindre invasiv kirurgisk intervention ved patologiske hjernens kredsløb.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

KH er en opfinder på patenter og patentansøgninger relateret til neuroablation med fokuseret ultralyd. NL og KH har tjent som betalte konsulenter for fokuseret ultralyd Foundation (FUSF). FUSF er en uafhængig, non-profit organisation, hvis formål er at fremme forskning i fokuseret ultralyd teknologi og dens anvendelsesmuligheder. YM, YH, BS, MLS, og NS har ingen konflikter til at erklære.

Acknowledgments

Vi har ingen kilde til finansiering af denne artikel at anerkende.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
InSightec ExAblate Neuro system InSightec The ExAblate Neuro consists of a helmet transducer with 1,024 independent elements, each with central frequency 650 kHz and is integrated with a 3 Tesla MR scanner.
3 Tesla MRI scanner
MRI compatible Cosman-Roberts-Wells (CRW) stereotactic frame
20 mL of 1% lidocaine with 1:100,000 epinephrine
hair shaver/clipper
warming blanket
compression stockings

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Louis, E. D., Ottman, R., Hauser, W. A. How common is the most common adult movement disorder? Estimates of the prevalence of essential tremor throughout the world. Mov Disord. 13, 5-10 (1998).
  2. Louis, E. D. Treatment of essential tremor: are there issues we are overlooking? Front Neurol. 2, 91 (2011).
  3. Zesiewicz, T. A., Encarnacion, E., Hauser, R. A. Management of essential tremor. Curr Neurol Neurosci Rep. 2 (4), 324-330 (2002).
  4. Yu, H., Neimat, J. S. The treatment of movement disorders by deep brain stimulation. Neurotherapeutics. 5 (1), 26-36 (2008).
  5. Niranjan, A., Raju, S. S., Kooshkabadi, A., Monaco, E., Flickinger, J. C., Lunsford, L. D. Stereotactic radiosurgery for essential tremor: Retrospective analysis of a 19-year experience. Movement Disorders: Mov Disord. , (2017).
  6. Lipsman, N., Schwartz, M. L., et al. MR-guided focused ultrasound thalamotomy for essential tremor: a proof-of-concept study. The Lancet. Neurology. 12 (5), 462-468 (2013).
  7. Elias, W. J., Lipsman, N., et al. A Randomized Trial of Focused Ultrasound Thalamotomy for Essential Tremor. N Engl J Med. 375 (8), 730-739 (2016).
  8. Hynynen, K., Jolesz, F. A. Demonstration of potential noninvasive ultrasound brain therapy through an intact skull. Ultrasound Med Biol. 24 (2), 275-283 (1998).
  9. Hamani, C., Lozano, A. M. Hardware-related complications of deep brain stimulation: a review of the published literature. Stereotact Funct Neurosurg. 84, 248-251 (2006).
  10. Lim, S. Y., Hodaie, M., Fallis, M., Poon, Y. Y., Mazzella, F., Moro, E. Gamma knife thalamotomy for disabling tremor: a blinded evaluation. Arch Neurol. 67, 584-588 (2010).
  11. King, N. K. K., Krishna, V., Basha, D., Elias, G., Sammartino, F., Hodaie, M., Lozano, A. M., Hutchison, W. D. Microelectrode recording findings within the tractography-defined ventral intermediate nucleus. J Neurosurg. 126, 1669-1675 (2017).

Tags

Medicin spørgsmål 130 væsentlige tremor høj intensitet fokuseret ultralyd Mr guidede fokuseret ultralyd bevægelse lidelse funktionelle Neurokirurgi thalamotomy neuroablation
Mr-vejledt fokuseret ultralyd Thalamotomy for patienter med lægeligt ildfaste væsentlige Tremor
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Meng, Y., Huang, Y., Solomon, B.,More

Meng, Y., Huang, Y., Solomon, B., Hynynen, K., Scantlebury, N., Schwartz, M. L., Lipsman, N. MRI-guided Focused Ultrasound Thalamotomy for Patients with Medically-refractory Essential Tremor. J. Vis. Exp. (130), e56365, doi:10.3791/56365 (2017).

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