Waiting
Login processing...

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

Medicine

MRI-guidad fokuserat ultraljud Thalamotomy för patienter med medicinskt eldfasta essentiell Tremor

Published: December 13, 2017 doi: 10.3791/56365

Summary

Hög intensitet MRI guidad fokuserat ultraljud är en framväxande noninvasiv teknik att just ablatera hjärnvävnad. Det har visat sig vara säker och effektiv vid behandling av medicinskt eldfasta essentiell tremor. Denna artikel beskriver protokollet för thalamotomy från valet av patient till utrustning setup till efterbehandling uppföljning.

Abstract

Essentiell tremor (ET) är den vanligaste typen av tremor hos vuxna. Medan ET inte resulterar i minskad förväntad livslängd, kan de funktionshinder som är associerad med ET ha en betydande inverkan på livskvalitet, humör, funktionella aktiviteter och socialisering. Patienter som lider ET inte tillräckligt behandlas med första raden mediciner kan vara berättigade till alternativa strategier såsom Djup hjärnstimulering, radiofrekvent ablation och MRI guidad fokuserat ultraljud (MRgFUS). Högintensiva MRgFUS är en framväxande modalitet att behandla ET, dess attraktion för patienter att vara att det är icke-invasiv och associerade med kort återhämtningstid, som patienter är hem dagen efter behandlingen. Medan MRgFUS centra är fortfarande begränsad, det kommer att bli viktigt för vårdpersonal att betrakta MRgFUS som en behandlingsalternativ, är särskilt när det gäller en patient för vilken öppen kirurgi kontraindicerat. Denna artikel beskriver de steg av valet av patient, utrustning setup, ultraljudsbehandling och efterbehandling uppföljning samt kritiska steg att vara medveten om när du utför ett MRgFUS förfarande.

Introduction

Essentiell tremor (ET) är den vanligaste rörelsestörning, med en prevalens på upp till 4% bland individer 40 år eller äldre1. Det kännetecknas av en postural och avsikt tremor en frekvens på ca 4-7 Hz. Det vanligtvis drabbar de övre extremiteterna samt huvud och röst men kan också ses i benen. ET kan vara allvarligt försvagande, som påverkar förmågan att hantera enkla dagliga aktiviteter. 15 - 25% av patienterna tvingas gå i pension tidigt till följd av ET, och 60% av patienterna gäller inte för jobb eller kampanjer på grund av okontrollerbara skakningar2. Trots effektiviteten i första raden medicinska terapier såsom propranolol eller primidon3, en betydande andel patienter inte kan tolerera eller är resistenta mot medicinska behandlingar. Patienter som förblir symtomatisk och väsentligt funktionshinder efter att ha provat minst två mediciner, eller som utvecklar oacceptabla biverkningar, anses medicinering eldfasta.

Medicinskt eldfasta fall av ET är berättigade till kirurgiska ingrepp. Inriktning av ventralis intermedius (Vim) kärnan i thalamus, kan en nyckel cerebello-motor relä struktur, med djupa hjärnan stimulering (DBS)4 elektroder eller radiofrekvent ablation lindra skakningar5,6. Båda är dock öppna Neurokirurgiska förfaranden, med potentiella komplikationer inklusive infektion och blödning. DBS ytterligare innebär kronisk implantation av en intrakraniell elektrod och batteriet över den stora pectoralis. Dessutom patienter kräver bedövningsmedel, och när det gäller DBS en narkos, samt sjukhus vistelser alltifrån en till flera dagar.

Herr styrd fokuserad ultraljud (MRgFUS) är en framväxande noninvasiv teknik för behandling av olika neurologiska och psykiatriska sjukdomar. Enheten består av en hjälm som fokuserar över 1000 ultraljud balkar från oberoende givare genom intakt skallen. Högintensiva MRgFUS kan generera värme vid målet leder till coagulative nekros. En multi centrerad randomiserade sham-kontrollerad studie av thalamotomy för essentiell tremor visade 47% förbättring av tremor Poäng som var hållbart på 12 månader7. Detta resultat har lett till godkännande av MRgFUS som en behandlingsform och efterföljande tillägg av MRgFUS till klinikerns arsenal för hantering av tremor. Detta protokoll specificerar stegen i valet av patient, förberedelse, och ultraljudsbehandling, as well as de viktiga delarna av patientuppföljning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla mänskliga experiment godkändes av institutionella forskning etikprövningsnämnd på Sunnybrook Health Sciences Centre.

1. patienten identifiera

  1. Administrera informerat samtycke med patienten eller ersätta beslutsfattaren. Förklara eventuella biverkningar relaterade till förfarandet, såsom blödningar och neurologiska underskott, till patienten.
  2. Bedöma kandidaten patienten för MRgFUS thalamotomy. En läkare med expertis inom rörelsestörning ska utföra bedömningen.
    Obs: Det är viktigt att utesluta differential diagnoser såsom dystona tremor, Parkinsons sjukdom och psykogen tremor. Neurologen bör vidare bedöma om adekvata studier av medicinska behandlingar har varit försökt och patienten anses behandling eldfasta.
  3. Kontrollera om kontraindikationer såsom bristande förmåga att tolerera en MRI.
  4. Bedöma patientens hälsotillstånd tillsammans med en narkosläkare.
    Obs: Aktiva hjärtsjukdom, nedsatt njurfunktion och benägenhet för blödning är alla kontraindikationer för MRgFUS.
  5. Erhålla blodvärden såsom komplett blodkroppar, elektrolyter, kreatinin och koagulering panel som en del av screeningprocessen.
  6. Utför en fullständig neurologisk tentamen (tabell 1) och använda den kliniska skattningsskala för tremor (CRST) att dokumentet tremor och funktionshinder. Det är användbart att också administrera en standard livskvalitet skala att fånga denna information vid baseline och följa det över tid.

2. imaging Setup

  1. Skaffa en datortomografi före behandling för att bedöma eventuella intrakraniella förkalkningar och skalle tjocklek.
    Obs: Datortomografi bör ha minst 512 512 resolution, med noll avstånd, som täcker hela skallen från toppen till skallbasen-tjocklek på 1 mm.
  2. Få en MR-undersökning före behandling för att utesluta kontraindikationer som tidigare intrakraniell blödning eller hjärntumör.
  3. Använder en kommersiellt tillgänglig hjälm givare med 1 024 oberoende delar, var och en med centrala frekvens 650 kHz och integrerat med en 3 Tesla MR scanner8. MRI Termometri är tillgängliga för att ge realtid feedback av måltemperaturen.

3. patientförberedelse

  1. Råda patienten inte ta sin medicin för essentiell tremor på dagen för behandling och inte har något av munnen börjar vid midnatt kvällen innan operationen.
  2. Kontrollera patienten in i sjukhuset, vanligtvis via samma dagkirurgi.
  3. Se till att hela teamet är närvarande: neurokirurg, movement disorder neurolog, fysiker, imaging tekniker och narkosläkare.
    Obs: En narkosläkare bör vara tillgängliga för att stödja patienten genom hela förfarandet vid obehag, ångest och yrsel/kräkningar, medan patienten medveten hela tiden.
  4. Placera sugutrustning i närheten för akut luftvägar underhåll och perifer intravenös rader om mediciner behöver administreras snarast.
  5. Bifoga icke-invasiv bildskärmar av puls, EKG, blodtryck och syremättnad.
  6. Infoga en Foley kateter, om nödvändigt, för patienten att tömma sin blåsa.
  7. Sätta graderad kompression strumpor på patienten för att förebygga djup ventrombos i de nedre extremiteterna.
  8. Försiktigt raka håret helt och kolla för hårbotten lesioner.
  9. Placera den stereotaktiska ramen med hjälp av en neurokirurg och tillämpa lokalbedövning(t exlidokain eller bupivicaine) på 4-pin platser.
  10. Placera gummi membranet på patientens huvud.
    Obs: Eftersom utrymmet mellan givaren och hårbotten är fylld med avgasade vatten, en gummi membran omger patientens huvud för att hindra vatten från att läcka. Kallt vatten cirkuleras, bära bort någon överflödig värme från hårbotten.
  11. Se till att patienten inte har några järnhaltiga komponenter innan förfarandet rummet.
  12. Har patienten lögnen platt, huvudstupa in i hjälmens ultraljud.
  13. Täck patienten med en värmande filt för att förhindra hypotermi.
    Obs: Temperaturen i behandlingsrummet är cirka 15 ° C.

4. målet urval av Vim kärnan i thalamus

  1. Utföra en preliminär 3D localizer herr scan och T2-viktad sekvens med minst axiella och sagittal flygplan omedelbart före ultraljudsbehandling registrera patienten att förbehandling CT/Magnettomografi.
  2. Säkring nya skanningar med förbehandling MRI och CT.
  3. Contour någon lesioner på hårbotten, förkalkningar i hjärnan, bihålor och luftvolymer som Nej-passera zoner så att omvandlarna kan undvika dessa specifika områden.
  4. Välj målet på axial T2 viktade bild styckning via främre commissure (AC) och posterior commissure (PC).
    Obs: Det finns olika tillvägagångssätt för att identifiera och inriktning i Vim-kärnan i thalamus. Med tanke på att Vim inte syns ens på 3T bilder, härleds dess läge i förhållande till kända anatomiska landmärken (dvs indirekt inriktning).
    1. På nivå av AC-PC linjen börja på 25% av intercommissural avståndet, anterior PC. Detta är vanligtvis ca 6 mm.
      Obs: Den genomsnittliga AC-PC avståndet hos människa är 24-28 mm, och kan variera från 20-30 mm. dela avståndet i fjärdedelar, en börjar genom att definiera den punkt som är ¼ distansera av främre-bakre avståndet, anterior PC.
    2. Sidled, Välj en punkt halvvägs mellan den punkt 14 mm i sidled till mittlinjen och den laterala kanten av ventrikeln i nivå med AC-PC Planet punkt 11.5 mm i sidled.
    3. Gör små justeringar enligt faktiska längd och bredd av specifika patientens tredje ventrikeln och regional anatomi.
      Obs: Tredje ventrikulära bredd kan variera kraftigt, speciellt hos äldre patienter. Det är viktigt att vara uppmärksam på interna kapsel fibrer när fastställandet av lateralitet av det föreslagna målet. En individualiserad strategi, med hänsyn till patientens specifika anatomi, är kritisk.

5.Ultraljud leverans

  1. Ge en stoppknapp för patienten så de kan avbryta energi leverans när som helst.
  2. Utföra en test ultraljudsbehandling på låg energi genom att höja temperaturen i målregionen till cirka 45 ° C.
  3. Kontrollera anpassningen av värme volymen till målet och rätt i alla tre dimensioner
  4. Höja temperaturen ytterligare till cirka 50 ° C.
  5. Efter varje ultraljudsbehandling, utföra en screening undersökning av motoreffekt och känsel ljus beröring tillsammans med ett test för patientens tremor.
    Obs: vid denna punkt, patienten kan uppleva övergående yrsel, stickningar eller domningar.
  6. Justera målet (dvsflytta främre om patienten rapporterar parasthesias) enligt patientens svar innan du ökar energi för att göra permanenta lesionen runt 55-60 oC.
  7. Upprepa ultraljudsbehandling tills darrning reduceras till en tillfredsställande nivå.
    Obs: 12-29 sonications varje med en varaktighet av 10-25 s ges vanligtvis i steg om 0, 1 eller 2 ° C i en vaken patient.

6. efter behandling

  1. Omedelbart efter behandling, utföra en T2-vägd Magnetkamera för att bedöma för lesionsstorlek och associerade radiologiska fynd såsom ödem.
  2. När tillfredsställande, ta patienten ur skannern och ta bort ramen.
  3. Kontrollera pin platser för blödning. Några minuter av trycket kommer oftast att stoppa detta.
  4. Utföra en annan neurologisk tentamen (tabell 1).
    Obs: Denna examen är viktigt att utesluta eventuella neurologiska underskott såsom parestesi, svaghet, tal eller visuella underskott.
  5. Erkänna patienten till en postoperativ enhet över natten för observation.
  6. Utföra en Mr på dag ett efter behandling att bekräfta förekomsten av lesionen och utesluta eventuella biverkningar.
  7. Begär bedömning av en neurokirurg om en biverkning (t.ex., massa effekt på bildskapande, intrakraniell blödning, eller minskad nivå av medvetande) upptäcks.
  8. Ansvarsfrihet patienten på morgonen om de gör bra.

7. uppföljning

  1. Schema patienten för deras första uppföljning besök cirka 1 vecka efter behandling.
  2. Granska patientens symtom tremor, biverkningar, medicinering förändringar och neurologisk tentamen.
  3. Utföra åtgärden CRST och livskvalitet för att dokumentera och följa tremor och funktionshinder.
  4. Dokumentera eventuella biverkningar inklusive pin-site infektion, motor underskott, känselstörningar och talsvårigheter.
  5. Begära utvärdering av biverkningar av en läkare, om det behövs. Begära en datortomografi om patienten har en ny neurologiska underskott att utesluta intrakraniell etiologi såsom blödning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Långsiktig minskning av tremor i behandlade extremiteten är i genomsnitt 50% på 3 månader och 40% vid 12 månader. Behandlingframgång kan utvärderas omedelbart efter ultraljudsbehandling genom radiologiska fynd av en lesion på Vim (figur 1) och prestanda på kliniska åtgärder såsom handritade spiralen test (figur 2). Dessutom ger intraoperativ herr Termografi återkoppling i realtid till måltemperaturen. En permanent lesionen förväntas när temperaturen når 55-60 ° C.

En patient bör bedömas för biverkningar radiologiskt och kliniskt. MRI bör avslöja eventuella ödem, blödningar och mal-placering av lesionen. Medan ödem ses vanligen med lesionen, det är oftast asymtomatiska för patienten och garanterar inte någon klinisk intervention. Fäst webbplatser bör undersökas för infektion och hårbotten för någon efterbehandling lesioner. Mjukvävnad infektion på pin platser (t.ex. rodnad, ömhet och svullnad) kan behandlas med en kort kurs av orala antibiotika. Om en noggrann neurologisk undersökning avslöjar nya neurologiska underskott, såsom ataxi svaghet och sensoriska problem, bör patienten bedömas och behandlas av lämplig läkare.

Figure 1
Figur 1: Axial T2-vägd 3T-MRI. Bilder av den rätt ensidiga thalamotomy för en patient med medicinskt eldfasta essentiell tremor dagar 1, 7, 30 och 90 efter behandling. Svarta pilarna pekar på Vim. Denna siffra har ändrats från referens6.

Figure 2
Figur 2: Representativa klinisk förbättring på spiral ritning test. (A) Archimedean spiral är ett kliniska verktyg som används för att mäta graden av essentiell tremor. Spiralen ger också information om tremor orientering axeln. FreeHand spiral ritningar av en patienten omedelbart före (vänster) och omedelbart efter (höger) thalamotomy visar dramatisk förbättring. (B) under de kliniska skattningsskala för tremor (CRST), patienten uppmanas att slutföra flera teckningar. Teckningarna av patienten före behandling och 3 månader efter behandling igen visar signifikant förbättring. Denna siffra har ändrats från referens6. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Vakenhet och orientering
Kranialnerver Kranialnerver II-XII
Sensoriska tentamen Smärta
Ställning
Vibrationer
Lätt beröring
Motor exam Styrka
Tone
Reflexer Djupa senan reflexer
Patologiska reflexer
Koordination och balans Finger till näsan testning
Häl till shin testning
Snabba alternerande rörelser
Häl-till-tå-promenader
Romberg's test

Tabell 1: Checklista för en fullständig neurologisk examen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

MRgFUS på hög intensitet kan noninvasivt skapa en intrakraniell lesion. Nuvarande högintensiva MRgFUS med kontinuerlig våg läge vid 650 kHz har optimerats för termisk ablation av djupa hjärnstrukturer, såsom thalamus Vim. Användningen av MRgFUS har några fördelar jämfört med befintliga tekniker såsom DBS, gamma knife radiokirurgi eller radiofrekvent ablation för behandling-eldfast ET. DBS är en öppen kirurgisk procedur som kan associeras med enhetsrelaterade komplikationer, inklusive hårdvara fel, brott och batteritömning. RF-ablation är också ett öppet förfarande, och associerade med trans-kortikala passage av hjärnan elektroder. Även om gamma kniv är ett icke-invasiva alternativ, är effekterna av gamma kniv thalamotomy variabel och fördröjd, ofta kräver veckor till månader att bli märkbar10. Kopplingen av MRI Termografi och FUS kan kirurger att övervaka lesion läge, temperatur och storlek i realtid, vilket minskar risken för biverkningar på grund av felplacering av lesioner.

MRgFUS är dock inte utan risk. Värme skador på omgivande vävnad, med tillhörande smärta eller neurologisk skada, kan uppstå om lesioner är alltför ytlig, nära skallen, eller i anslutning till vältaliga regioner. Tekniska framsteg i imaging programvara, såsom integrering av fiber tracking teknik11, kommer att möjliggöra för enklare positionering och rikta lokalisering av Vim thalamus, vilket eventuellt minska varaktigheten av förfarandet och den förekomsten av biverkningar. Dessutom är flera patientfaktorer viktigt att tänka på att maximera effektiviteten i MRgFUS behandling. Skalle densitet, tjocklek och form är kritiska element korrelerade till beloppet av akustisk energi som behövs för framgångsrik ablation. Ur ett akustiskt perspektiv är tunna och stora skallar i allmänhet lättare att behandla. För tjock och tät skallar, särskilt om skallen volymen är också små, behövs högre energier vilket resulterar i större skalle värme för patienter. Skalle och hårbotten värme kan vara en källa till obehag och kan leda till långvariga sviter. Cirkulerar kallt vatten vid låga temperaturer (10-15 ° C) mellan sonications är bra att minimera värme.

Under ultraljudsbehandling processen är justera platsen baserat på patientens svar nyckeln. För att undvika permanenta sensoriska störningar om patienterna rapporterar övergående sensoriska symtom, vi vanligtvis flytta vårt mål 1 mm främre, från sensoriska reläet och åter Sonikera för att kontrollera både biverkningar och kliniskt svar. Behandling laget måste vara mycket medvetna om anatomin kring Vim, såsom dess angränsande till den interna kapseln på den laterala, sämre dimensionen. Ödem kan exempelvis omfatta vit substans interna kapsel om storleken på lesionen är stor eller formen är sned. Därför garanterar ett särskilt laterala mål extra försiktighet.

Högintensiva MRgFUS är ett effektivt alternativ för essentiell tremor och undersöks för närvarande i andra sjukdomar som Tvångssyndrom och Parkinsons sjukdom, där en fokal lesion kan vara fördelaktigt att behandla medicinskt refraktär symtom. Resultaten av dessa prövningar kommer att avgöra vilken, om någon, MRgFUS kanske roll i förvaltningen av dessa sjukdomar, som en mindre invasiv kirurgisk intervention för patologisk hjärnan kretsar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

KH är en uppfinnare på patent och patentansökningar avser neuroablation med fokuserat ultraljud. NL och KH har tjänat som betalt konsulter för fokuserat ultraljud Foundation (FUSF). FUSF är en oberoende, ideell organisation vars mål är att främja forskning fokuserat ultraljudsteknik och dess tillämpningar. YM, YH, BS, MLS och NS har inga konflikter att deklarera.

Acknowledgments

Vi har ingen källa för finansiering av denna artikel erkänna.

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 fråga 130 essentiell tremor högintensivt fokuserat ultraljud MRI guidad fokuserat ultraljud rörelsestörningar funktionell neurokirurgi thalamotomy neuroablation
MRI-guidad fokuserat ultraljud Thalamotomy för patienter med medicinskt eldfasta essentiell 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