Summary
Høy intensitet MRI guidet fokusert ultralyd er en nye noninvasive teknikk å nøyaktig ablate hjernevev. Det har vist seg å være trygg og effektiv i behandling av medisinsk-ildfast viktig tremor. Denne artikkelen beskriver protokollen for thalamotomy fra pasienten valg til utstyr å post behandling oppfølging.
Abstract
Viktig tremor (ET) er den vanligste typen tremor hos voksne. Mens ET ikke resulterer i redusert forventet levealder, kan funksjonshemninger tilknyttet ET ha en betydelig innvirkning på livskvalitet, humør, funksjonelle aktiviteter og sosialisering. Pasienter som lider av ET ikke tilstrekkelig behandlet med første linje medisiner kan være kvalifisert for alternative strategier som dyp hjernestimulasjon, radiofrekvens ablasjon og MRI guidet fokusert ultralyd (MRgFUS). Høy intensitet MRgFUS er en nye modalitet å behandle ET, sin attraksjon for pasienter som at det er noninvasive og forbundet med korte utvinning tid, som pasienter er hjem dagen etter behandling. Mens MRgFUS sentre er fortsatt begrenset, vil det bli viktig for klinikere å MRgFUS som en behandling alternativ, er spesielt når det gjelder en pasient for hvem åpne kirurgi kontraindisert. Denne artikkelen beskriver trinnene for pasienten valg, utstyr oppsett, sonication og etter behandling oppfølging, i tillegg til avgjørende skritt å være klar over når du utfører en MRgFUS prosedyre.
Introduction
Viktig tremor (ET) er den vanligste bevegelighet lidelsen, en utbredelse av opp til 4% blant personer 40 år av alderen eller eldre1. Det er preget av en postural og intensjon tremor ved en frekvens på ca 4-7 Hz. Det vanligvis påvirker øvre ekstremitetene samt hodet og stemme, men kan også sees i beina. ET kan være alvorlig svekkende, påvirker muligheten til å administrere enkel dagliglivets aktiviteter. 15 - 25% av pasientene er tvunget til å pensjonere seg tidlig som følge av ET, og 60% av pasientene gjelder ikke for jobber eller kampanjer på grunn av ukontrollerbare risting2. Til tross for effektiviteten av første linje medisinske behandlinger, som propranolol eller primidone3, en betydelig andel av pasienter kan ikke tolerere eller er motstandsdyktig mot medisinske behandlinger. Pasienter som forblir symptomatisk og betydelig ufør etter prøver minst to medisiner, eller som utvikler utålelig bivirkninger, anses medisiner-ildfast.
Medisinsk-ildfast tilfeller av ET er kvalifisert for kirurgiske inngrep. Målretting av ventralis intermedius (Vim) kjernen i thalamus, kan en nøkkel cerebello-motor relé struktur, med dypt hjernen stimulering (DBS)4 elektrodene eller radiofrekvens ablasjon hjelpe lindre rystelser5,6. Men er begge åpne neurosurgical prosedyrer, med mulige komplikasjoner inkluderer infeksjon og blødning. DBS ytterligere innebærer kronisk implantasjon av intrakranielt elektrode og batteriet om pectoralis major. Videre pasienter krever bedøvelse, og ved DBS en general anesthetic, i tillegg til sykehus opphold fra ett til flere dager.
MR-guidede fokusert ultralyd (MRgFUS) er en nye noninvasive teknikk å behandle ulike nevrologiske og psykiske lidelser. Enheten består av en hjelm som fokuserer over 1000 ultralyd bjelker fra uavhengige transdusere gjennom intakt skallen. Høy intensitet MRgFUS kan generere varme på målet fører til coagulative nekrose. En multi sentrert randomisert humbug-kontrollert studie av thalamotomy for viktig tremor vist 47% forbedring i tremor poengsum som var økonomisk på 12 måneder7. Dette resultatet har ført til godkjennelse av MRgFUS som en behandling modalitet og påfølgende tillegg av MRgFUS til klinikerens armamentarium for tremor ledelse. Denne protokollen detaljer trinnene for pasienten valg, forberedelser, og sonication, samt viktige elementer av pasienten oppfølging.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle menneskelige eksperimenter ble godkjent av institusjonelle forskning etikk styret ved Sunnybrook Health Sciences Centre.
1. pasientidentifikasjon
- Administrere samtykke med pasienten eller erstatte beslutningstaker. Forklare potensielle negative hendelser knyttet til prosedyren som blødning og nevrologiske underskudd, til pasienten.
- Vurdere kandidat pasienten for MRgFUS thalamotomy. En lege med kompetanse innen bevegelighet lidelse utføre vurdering.
Merk: Det er viktig å utelukke differensial diagnoser som dystoniske tremor, Parkinsons sykdom og psykogen tremor. Videre bør nevrologen vurdere om tilstrekkelig studier av medisinske behandlinger har vært forsøkt, og pasienten anses behandling-ildfast. - Sjekk for kontraindikasjoner som manglende evne til å tåle en MRI.
- Vurdere pasientens medisinske fitness sammen med en anesthetist.
Merk: Aktiv hjertesykdom, nedsatt nyrefunksjon og tilbøyelighet for blødning er alle kontraindikasjoner for MRgFUS. - Få bloodwork som fullstendig blodlegemer, elektrolytter, kreatinin og koagulering panelet som del av utvelgelsesprosedyren.
- Utføre en fullstendig nevrologiske eksamen (tabell 1) og bruk den klinisk vurderingsskalaen for tremor (CRST) å dokumentet tremor og funksjonshemming. Det er nyttig også administrere en standard livskvalitet skala å fange denne informasjonen ved baseline og følge det over tid.
2. imaging oppsett
- Få en CT-skanning før dagen behandling å vurdere for alle intrakranielt calcifications og skallen tykkelse.
Merk: CT-skanning bør ha minst 512 av 512 oppløsning, 1 mm tykkelse med null avstand, dekker hele skallen fra toppen til skallen-basen. - Få en MR-skanning før dagen behandling å utelukke kontraindikasjoner som tidligere Hemorrhagisk hjerneslag eller hjernesvulst.
- Bruke en kommersielt tilgjengelig hjelm svinger med 1024 uavhengige elementer, hver med sentralfrekvensen 650 kHz og integrert med 3 Tesla MR skanner8. Mr thermometry er tilgjengelig som sanntid tilbakemelding til ønsket temperatur.
3. pasient forberedelse
- Anbefale pasienten ikke å ta sine medisiner for viktig tremor ved behandling og ikke har noe munnen begynnelsen ved midnatt natten før operasjonen.
- Når pasienten inn på sykehuset, vanligvis gjennom samme dagkirurgi.
- Sikre at hele teamet er til stede: nevrokirurg, bevegelse lidelse nevrolog, fysiker, tenkelig tekniker og anesthetist.
Merk: En anesthetist bør være tilgjengelig til å støtte pasienten i hele denne prosedyren i tilfelle ubehag, angst og svimmelhet/oppkast, samtidig pasienten bevisst hele tiden. - Plasser sugekraft utstyr i nærheten for nødstilfelle airway vedlikehold og eksterne intravenøs linjer i tilfelle medisiner må administreres raskt.
- Koble ikke-invasiv skjermer av hjertefrekvens, elektrokardiogram, blodtrykk og oksygenmetning.
- Sette inn et Foley kateter, nødvendig for pasienten å tømme sin blære.
- Sette uteksaminert kompresjonsstrømper på pasienten for å hindre dyp venetrombose i nedre lemmer.
- Nøye barbere håret helt og sjekk for hodebunnen lesjoner.
- Plasser stereotactic rammen ved hjelp av en nevrokirurg og bruke lokal bedøvelse (f.eks, lidokain eller bupivicaine) på 4 pin nettsteder.
- Plass gummi membranen på pasientens hodet.
Merk: Fordi avstanden mellom svinger og hodebunnen er fylt med degassed vann, en gummi membran omgir pasientens hodet for å hindre at vannet lekker. Kaldt vann er sirkulert, bære unna alle overskuddsvarme fra hodebunnen. - Sikre pasienten ikke har noen jernholdige komponenter før prosedyren rommet.
- Har pasienten ligge flatt, headfirst inn ultralyd hjelmen.
- Dekk pasienten med en oppvarming teppe for å hindre nedkjøling.
Merk: Temperaturen i behandlingsrommet er ca 15 ° C.
4. mål utvalg av Vim kjernen i thalamus
- Utføre en foreløpig 3D localizer MR skanning og T2-vektet sekvens med minst aksial og sagittal fly umiddelbart før sonication registrere pasienten til forbehandling CT/MRI-skanning.
- Sikring ny skanner med pre-behandling MRI og CT.
- Contour noen lesjoner på hodebunnen, calcifications i hjernen, bihulene og luft volumer som no-pass soner slik måleomformerne kan unngå disse bestemte områder.
- Velg målet på aksial T2 vektet bilde kutte gjennom fremre commissure (AC) og bakre commissure (PC).
Merk: Det finnes måter å identifisere og målretting Vim kjernen i thalamus. Gitt at Vim ikke er synlig på 3T bilder, utledet beliggenheten i forhold til kjente anatomiske landemerker (dvs. indirekte målgruppe).- På nivå av AC-PC linje, begynn på 25% på intercommissural avstand, anterior PC. Dette er vanligvis ca. 6 mm.
Merk: Gjennomsnittlig AC-PC avstanden i mennesker er 24 til 28 mm, og kan variere fra 20-30 mm. dele avstanden i kvartalene, man begynner ved å definere at er ¼ avstanden anterior-posterior avstand, anterior PC. - Sidelengs, Velg en punktet halvveis mellom punkt 14 mm lateral til midtlinjen og punkt 11,5 mm lateral laterale kanten av ventrikkel på nivå med AC-PC flyet.
- Foreta små justeringer i henhold til faktiske lengden og bredden på bestemte pasientens tredje ventrikkel og regionale anatomi.
Merk: Tredje ventrikkel bredde kan variere mye, spesielt hos eldre pasienter. Det er viktig å være oppmerksom på interne kapsel fiber når laterality av foreslåtte målet. En individuell tilnærming, tar hensyn til pasientens bestemt anatomi, er avgjørende.
- På nivå av AC-PC linje, begynn på 25% på intercommissural avstand, anterior PC. Dette er vanligvis ca. 6 mm.
5.Ultralyd levering
- Gi en stopp for pasienten slik at de kan avbryte energien levering når som helst.
- Utføre en test sonication på lav energi ved å heve temperaturen i målregion til rundt 45 ° C.
- Kontroller justeringen av oppvarming volumet til målet og riktig i alle tre dimensjoner
- Heve temperaturen videre ca 50 ° C.
- Etter hver sonication, utføre en screening eksamen motorkraft og følelsen å lett berøring med en test for pasientens tremor.
Merk: på dette punktet, pasienten opplever forbigående svimmelhet, prikking og/eller nummenhet. - Justere målet (dvs.flytte fremre Hvis pasienten rapporterer parasthesias) etter pasientens svar før du øker energi til å gjøre permanent lesjonen rundt 55-60 oC.
- Gjenta sonication til skjelv er redusert til et tilfredsstillende nivå.
Merk: 12-29 sonications hver med en varighet på 10-25 s administreres vanligvis i trinn på 0, 1 eller 2 ° C i en våken pasient.
6. etter behandling
- Etter behandling, kan du utføre en T2-vektet MRI å vurdere for lesjon størrelse og tilknyttede radiologiske funn som ødem.
- Når tilfredsstillende, tar pasienten ut av skanneren og fjerne rammen.
- Sjekk pin nettsteder for blødning. Et par minutter av presset stopper vanligvis dette.
- Utføre en annen nevrologiske eksamen (tabell 1).
Merk: Denne eksamen er viktig å utelukke noen nevrologiske underskudd som parestesier, svakhet, tale eller visuelle underskudd. - Innrømme pasienten til en post-kirurgisk enhet over natten for observasjon.
- Utfør en MRI dag etter behandling for å bekrefte tilstedeværelse av lesjonen og eliminere alle uønskede hendelser.
- Be om vurdering av en nevrokirurg hvis en bivirkning (f.eksmasse effekt på bildebehandling, intrakranielt blødning eller redusert nivå av bevissthet) er oppdaget.
- Utslipp pasienten i morgen hvis de gjør det bra.
7. oppfølging
- Tidsplan pasienten for deres første oppfølging besøk ca 1 uke etter behandling.
- Gjennom pasientens tremor symptomer, bivirkninger, medisinering endringer og nevrologiske eksamen.
- Utføre CRST og livskvalitet mål for å dokumentere og følge tremor og funksjonshemming.
- Dokumentere eventuelle bivirkninger inkludert pin-site infeksjon, motor underskudd, sensoriske forstyrrelser og tale problemer.
- Be om vurdering av en bivirkning av en lege, hvis nødvendig. Be om en CT-skanning hvis pasienten har nye nevrologiske underskudd å utelukke intrakranielt etiologi som blødning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Langsiktig reduksjon i skjelv i behandlet enden er i gjennomsnitt 50% på 3 måneder og 40% på 12 måneder. Suksess kan vurderes umiddelbart etter sonication gjennom radiologiske funn av en leksjonen på Vim (figur 1) og ytelse på kliniske tiltak som håndtegnet spiral test (figur 2). Dessuten gir intraoperativ MR termografi sanntid tilbakemelding til ønsket temperatur. En permanent lesjon er forventet når temperaturen når 55-60 ° C.
En pasient bør vurderes for uønskede hendelser radiologically og klinisk. Mr skal avsløre alle ødem, blødning og mal-plasseringen av lesjonen. Mens ødem er vanligvis sett med lesjonen, det er vanligvis asymptomatisk for pasienten og garanterer ikke en klinisk intervensjon. Webområdene pin bør undersøkes for infeksjon og hodebunnen for alle post-behandling lesjoner. Bløtvev infeksjoner på pin steder (f.eks rødhet, ømhet og hevelse) kan behandles med en kort forløpet av muntlig antibiotika. Hvis en forsiktig nevrologiske eksamen avslører noen nye nevrologiske underskudd, som svakhet, sensoriske problemer og ataksi, bør pasienten vurderes og behandlet av den aktuelle legen.
Figur 1: aksial T2-vektet 3T-MRI. Bilder av den høyre ensidig thalamotomy for en pasient med medisinsk-ildfast viktig tremor dager 1, 7, 30 og 90 etter behandling. Svarte piler peker til Vim. Dette tallet er endret fra referanse6.
Figur 2: Representant klinisk forbedring på spiral tegning test (A) Arkimedisk spiral er en klinisk verktøyet brukes til å måle alvorlighetsgraden av viktig tremor. Spiral gir også informasjon om tremor retning aksen. Freehand spiral tegninger av en pasient umiddelbart før (venstre) og umiddelbart etter (til høyre) thalamotomy viser dramatisk forbedring. (B) under klinisk vurderingsskala for tremor (CRST), pasienten er bedt om å fullføre flere strektegninger. Tegninger av pasienten før behandling og 3 måneder etter behandling viser betydelig forbedring. Dette tallet er endret fra referanse6. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Årvåkenhet og retning | |
| Hjernenerve | Hjernenerve II til XII |
| Sensorisk eksamen | Smerte |
| Posisjon | |
| Vibrasjon | |
| Lett berøring | |
| Motor eksamen | Styrke |
| Tone | |
| Reflekser | Dype senen reflekser |
| Patologisk reflekser | |
| Balanse og likevekt | Fingeren til nese testing |
| Hælen til shin testing | |
| Rask vekslende bevegelser | |
| Hælen til tå gå | |
| Romberg's test |
Tabell 1: Sjekkliste for en full nevrologiske eksamen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
MRgFUS på høy intensitet kan noninvasively opprette en intrakranielt lesjon. Gjeldende høyintensiv MRgFUS med kontinuerlige bølgen modus på 650 kHz er optimalisert for termisk ablasjon av dypt hjernen strukturer, for eksempel Vim thalamus. Bruk av MRgFUS har noen fordeler over eksisterende teknikker som DBS, gamma kniv radiosurgery eller radiofrekvens ablasjon for behandling-ildfast ET. DBS er en åpen kirurgisk prosedyre som kan knyttes til potensielle enheten-relaterte komplikasjoner, inkludert maskinvare feil, brudd og oppbrukte. RF ablasjon er også en åpen prosedyre, og forbundet med trans-kortikale tidens hjernen elektroder. Selv om gamma kniv er et ikke-invasiv alternativ, er effektene av gamma kniv thalamotomy variabel og forsinket, ofte krever uker til måneder å bli merkbar10. Koblingen av Mr termografi og Fu kan kirurger skjermen lesjon plassering, temperatur og størrelse i sanntid, og dermed redusere risikoen for uønskede hendelser på grunn av misplacement av lesjoner.
MRgFUS er imidlertid ikke uten risiko. Varme skader omkringliggende vev, med smerte eller nevrologiske skader kan oppstå hvis lesjonene er også overfladiske, nær kraniet eller tilstøtende veltalende regioner. Teknologiske fremskritt i imaging programvare, integrering av fiber sporing teknologi11, vil tillate for enklere plassering og målrette lokalisering av Vim thalamus, og dermed muligens redusere varigheten av prosedyren og forekomst av bivirkninger. Videre er pasienten faktorer viktig å vurdere for å maksimere effektiviteten i MRgFUS behandling. Skallen tetthet, tykkelse og form er kritiske elementer korrelert til mengden av akustiske energien som trengs for vellykket ablasjon. Fra akustisk perspektiv er tynn og store hodeskaller generelt lettere å behandle. For tykk og tett hodeskaller, spesielt hvis skallen volumet er også liten, er høyere energier nødvendig som resulterer i større skallen oppvarming for pasienter. Skallen og hodebunnen oppvarming kan være en kilde til ubehag og kan føre til langsiktige sekvele. Sirkulerende kaldt vann ved lave temperaturer (10-15 ° C) mellom sonications er nyttig å minimere varme.
Under sonication prosessen er justere målplasseringen basert på pasientens respons nøkkelen. For å unngå permanent sensoriske underskudd hvis pasienter rapporterer forbigående sensoriske symptomer, vi vanligvis flytte vårt mål 1 mm fremre, fra sensoriske stafetten og nytt sonicate for å kontrollere både uønskede hendelser og kliniske svar. Behandling teamet må være meget oppmerksom på anatomien rundt Vim, som sin tilstøtende til den interne capsule på den laterale, underlegne dimensjonen. For eksempel, forlenge ødem til hvit substans interne capsule hvis lesjonen er store eller figuren er skrå. Derfor garanterer spesielt lateral mål ekstra forsiktig.
Høy intensitet MRgFUS er et effektivt alternativ for viktig tremor, og undersøkes for tiden ved andre lidelser som OCD og Parkinsons sykdom, hvor en fokal leksjonen kan være fordelaktig for behandle medisinsk ildfaste symptomer. Resultatene av disse vil hjelpe avgjøre hvilken rolle, om noen, MRgFUS kan spille i behandling av disse lidelsene, som et mindre invasiv kirurgisk inngrep for patologisk hjernen kretser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
KH er en oppfinner på patenter og patentsøknader knyttet til neuroablation med fokusert ultralyd. NL og KH har fungert som betalte konsulenter for fokusert ultralyd Foundation (FUSF). FUSF er en uavhengig non-profit organisasjon som har som formål fremme av fokusert ultralydteknologi og tilhørende programmer. YM, YH, BS, MLS og NS har ingen konflikter å erklære.
Acknowledgments
Vi har ingen kilde til finansiering for denne artikkelen å erkjenne.
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 |
References
- 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).
- Louis, E. D. Treatment of essential tremor: are there issues we are overlooking? Front Neurol. 2, 91 (2011).
- Zesiewicz, T. A., Encarnacion, E., Hauser, R. A. Management of essential tremor. Curr Neurol Neurosci Rep. 2 (4), 324-330 (2002).
- Yu, H., Neimat, J. S. The treatment of movement disorders by deep brain stimulation. Neurotherapeutics. 5 (1), 26-36 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hynynen, K., Jolesz, F. A. Demonstration of potential noninvasive ultrasound brain therapy through an intact skull. Ultrasound Med Biol. 24 (2), 275-283 (1998).
- 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).
- 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).
- 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).
