Waiting
Login processing...

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

Behavior

Geïndividualiseerde rTMS-behandeling voor depressie met behulp van een op fMRI gebaseerde targetingmethode

Published: August 2, 2021 doi: 10.3791/62687
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1
1Affiliated Brain Hospital of Guangzhou Medical University

Summary

Het huidige protocol beschrijft de toepassing van repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS), waarbij een subregio van de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) met de sterkste functionele anticorrelatie met de subgenuale anterieure cingulate cortex (sgACC) zich bevond als het stimulatiedoel onder de hulp van een op fMRI gebaseerd neuronavigatiesysteem.

Abstract

Om een grotere klinische werkzaamheid te bereiken, wordt een revolutie in de behandeling van depressieve stoornis (MDD) langverwacht. Repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS) is een niet-invasieve en veilige neuromodulatietechniek die de hersenactiviteit onmiddellijk verandert. Ondanks de brede toepassing ervan in de behandeling voor MDD, blijft de behandelingsrespons verschillend tussen individuen, wat kan worden toegeschreven aan de onnauwkeurige positionering van het stimulatiedoel. Onze studie is bedoeld om te onderzoeken of de functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) -geassisteerde positionering de werkzaamheid van rTMS bij de behandeling van depressie verbetert. We zijn van plan om de subregio dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) in MDD te identificeren en te stimuleren met de sterkste anticorrelatie met de subgenuale anterior cingulate cortex (sgACC), en een vergelijkend onderzoek uit te voeren naar deze nieuwe methode en de traditionele 5-cm regel. Om nauwkeurigere stimulatie te bereiken, werden beide methoden toegepast onder begeleiding van het neuronavigatiesysteem. We verwachtten dat de TMS-behandeling met geïndividualiseerde positionering op basis van functionele connectiviteit in rusttoestand een betere klinische werkzaamheid zou kunnen vertonen dan de 5-cm-methode.

Introduction

Depressieve stoornis (MDD) wordt gekenmerkt door significante en aanhoudende depressie, en in meer ernstige gevallen kunnen patiënten hallucinaties en / of wanen tegenkomen 1,2. Vergeleken met de algemene bevolking is het risico op zelfmoord bij MDD-patiënten ongeveer 20 keer hoger3. Hoewel medicatie momenteel de meest gebruikte behandeling voor MDD is, ontbreekt 30% - 50% van de patiënten aan adequate respons op antidepressiva4. Voor de responders verschijnt de symptoomverbetering meestal na een relatief lange latente periode en gaat gepaard met bijwerkingen. Psychotherapie, hoewel effectief voor sommige patiënten, is kostbaar en tijdrovend. Een veiligere en effectievere behandeling van MDD is daarom dringend nodig.

Repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS) is een niet-invasieve en veilige techniek en is goedgekeurd voor de behandeling van verschillende psychische stoornissen 5,6,7. Hoewel het therapeutische mechanisme onduidelijk blijft, werd gespeculeerd dat rTMS zou werken door de activiteit van de gestimuleerde hersengebieden en de neurale plasticiteit 8,9,10 te reguleren, waardoor specifieke functionele netwerken worden genormaliseerd 10,11,12. rTMS veroorzaakt ook een netwerkeffect, dat veranderingen in afgelegen hersengebieden oproept via verbindingswegen, wat leidt tot een versterkt therapeutisch effect13. Hoewel rTMS de hersenactiviteit onmiddellijk en robuust verandert, is het responspercentage bij de behandeling van MDD slechts ongeveer 18%14. De belangrijkste reden kan de onnauwkeurige locatie van stimulatiedoelen15 zijn.

De subgenuale anterior cingulate cortex (sgACC) is voornamelijk verantwoordelijk voor emotionele verwerking en speelt een rol bij het reguleren van de reactie op stressvolle gebeurtenissen, emotionele reactie op interne en externe stimuli en emotionele expressie 16,17,18. Deze subregio van ACC deelt substantiële structurele en functionele connectiviteit met de hersenschors en het limbisch systeem 19,20. Interessant is dat studies hebben aangetoond dat de poststimulatieactiviteit van dit gebied nauw verband houdt met de klinische werkzaamheid van TMS. De bloedstroom van sgACC nam bijvoorbeeld af na een tmskuur gericht op de rechter dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC), die geassocieerd was met de verlichting van depressieve symptomen21. Vink et al.8 vonden dat stimulatie gericht op DLPFC werd gepropageerd naar sgACC, en suggereerden dat sgACC-activiteit een biomarker kan zijn van de behandelingsrespons van TMS. Volgens eerdere onderzoeken stelden Fox en collega's22 voor dat targeting op een subregio van DLPFC die de sterkste functionele anti-connectiviteit vertoont met sgACC (MNI-coördinaat: 6, 16, -10) het antidepressieve effect versterkt. Hier demonstreren we een studieprotocol dat gericht is op het onderzoeken van deze hypothese.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Informeer alle deelnemers over het onderzoek en vraag hen om het geïnformeerde toestemmingsformulier te ondertekenen voordat het onderzoek begint. Het huidige protocol is goedgekeurd door de Research Ethics Committee van het Affiliated Brain Hospital van de Guangzhou Medical University.

OPMERKING: In deze dubbelblinde studie werden patiënten met een depressie willekeurig verdeeld in twee groepen. In de experimentele groep worden stimulatiedoelen gelokaliseerd door de op DLPFC-sgACC gebaseerde geïndividualiseerde locatiemethode (zie 3.3 voor een gedetailleerde beschrijving). De doelen van de controlegroep worden verkregen met behulp van de gemiddelde 5-cm-methode (d.w.z. (-41, 16, 54))22.

1. Selectie van de deelnemers

  1. Rekruteer patiënten met een diagnose van MDD zoals bevestigd door een deskundige psychiater.
    OPMERKING: Bevestig de diagnose met het gestandaardiseerde MINI-International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.) 23 . De totale score van Montgomery-Asberg Depression Rating Scale (MADRS)24 mag niet minder dan 22 zijn.
  2. Sluit patiënten uit die voldoen aan de exclusiecriteria: (1) ernstige lichamelijke ziekten zoals kwaadaardige tumor, acuut hartfalen, meervoudig orgaanfalen of ernstige neurologische aandoeningen, waaronder maar niet beperkt tot epilepsie, beroerte, encefalitis, hersentrauma; (2) comorbiditeit van andere psychische aandoeningen, of een voorgeschiedenis van een stoornis in het gebruik van middelen; (3) het hebben van metalen implantaten, vooral in de hersenen of het hart; (4) vrouwen tijdens zwangerschap of borstvoeding; (5) in de afgelopen zes maanden suïcidaal gedrag of een zelfmoordpoging heeft gehad; en (6) een diagnose van bipolaire depressie of psychotische depressie.
    OPMERKING: Rekruteer ten minste 36 proefpersonen voor elke groep om statistische kracht te garanderen. Een evenwichtig demografisch profiel tussen de twee groepen wordt aanbevolen.

2. Voorbereiding van Magnetic Resonance Imaging (MRI) en TMS

  1. Verkrijg fMRI-beelden door een 3T MRI-scanner voordat u TMS uitvoert.
    1. Herbevestig opnieuw dat de patiënt geen contra-indicaties heeft vóór een MRI-scan. Instrueer de patiënt om te proberen stil te liggen en aan niets te denken tijdens de scan.
    2. Voer een fMRI-scan (rs-fMRI) in rusttoestand uit met behulp van de FFE-EPI-reeks met de volgende parameters: TR/TE = 2000/30 ms, FA = 90°, gezichtsveld = 220 x 220 x 256 mm3, matrix = 64 x 64, voxelgrootte = 3,44 x 3,44 x 4 mm3, opening = 0,6 mm, aantal signaalgemiddelden = 1, volumes = 240, aantal segmenten = 33.
    3. Voer een structurele MRI-scan uit met behulp van de sagittale T1-gewogen 3D turboveldecho (T1W 3D TFE) -sequentie met de volgende parameters: gezichtsveld = 256 x 256 mm2, TR / TE = 8,2 / 3,8 ms, weergavematrix = 256 x 256, plakdikte = 1 mm.
  2. Stel TMS-parameters in.
    OPMERKING: Het protocol van TMS in onze studie is de intermitterende theta-burst stimulatie (iTBS). Een dagelijkse behandelingssessie omvat 60 cycli van 10 uitbarstingen van 3 pulsen bij 50 Hz geleverd bij 100% RMT in 2-s treinen, met een interval van 8 s. De hele behandeling bestaat uit 10 sessies uitgevoerd op weekdagen van twee opeenvolgende weken.

3. Behandeling (figuur 1)

  1. Voer MRI-scans en klinische beoordelingen van symptomen en cognitieve prestaties uit een dag voor de behandeling.
  2. Wijs de patiënt willekeurig toe aan een van de twee groepen, na het scannen.
  3. Identificeer voor de experimentele groep de subregio van DLPFC die de sterkste functionele anti-connectiviteit met sgACC vertoont. Voor de controlegroep lokaliseert u eenvoudig het doel in de standaardruimte met behulp van de gemiddelde 5-cm-methode en converteert u het vervolgens naar de individuele ruimtecoördinaten.
    1. rs-fMRI data preprocessing
      1. Verwerkt de rs-fMRI-gegevens voor met behulp van een MRI-analysesoftware: (a) verwijder de eerste 10 volumes; b) de correctie van de timing van de segmenten uitvoeren; c) de beweging van het hoofd te corrigeren; d) EPI-beelden mede te registreren op T1-beelden; e) segmentatie uitvoeren; f) normalisatie uit te voeren met behulp van T1-beelden; g) de genormaliseerde beelden gladstrijken met een 6 mm Gaussische kern van de halve breedte maximaal (FWHM); h) banddoorlaatfilter (0,01 - 0,08 Hz); en (i) hinderlijke regressie uit te voeren (hoofdbewegingseffecten, lineaire trends, witte stof, hersenvocht en globaal gemiddelde tijdsverloop).
    2. Functionele connectiviteit (FC) van de sgACC
      1. Selecteer de sgACC (MNI coordinaat: 6, 16, −10; Fox et al.) als het gebied van belang (ROI)25 met een straal van 10 mm.
      2. Verwijder de witte stof en hersenvocht in de ROI op basis van de Corticale Atlas Van Harvard-Oxford (http://www.cma.mgh.harvard.edu/), met behulp van een grijze stofkansdrempel van 0,25.
      3. Extraheer het gemiddelde tijdsverloop van de ROI.
      4. Om een FC-kaart te genereren, berekent u pearson's correlatiecoëfficiënten tussen de ROI (sgACC) en DLPFC op een voxel-gewijze manier. Normaliseer elke correlatiecoëfficiënt met behulp van de Fisher's r-to-z-transformatie.
        OPMERKING: Het DLPFC-masker is een combinatie van bollen met een straal van 20 mm gecentreerd langs de linkerhersenhelft op BA9 (x =-36, y = 39, z = 43), BA46 (x = -44, y = 40, z = 29), de 5-cm naderingsplaats (x = -41, y = 16, z = 54) en de F3 Beam-groep-gemiddelde stimulatieplaats (x = -39, y = 26, z = 49) 26.
      5. Identificeer volgens de FC-kaart de piekcoördinaat in DLPFC die de grootste Pearson's anti-correlatiecoëfficiënt met sgACC heeft. Dit is de subregio van DLPFC met de sterkste negatieve FC met sgACC, die later zal worden gericht in de TMS-behandeling voor de experimentele groep.
  4. Bepaal de rustmotordrempel (RMT) voor elk onderwerp en noteer de hotspot.
    1. Instrueer de patiënt om achterover te leunen en te ontspannen en plaats vervolgens twee opname-elektroden op de thenar van de rechterhand en een referentie-elektrode op het benige deel van de pols.
    2. Stimuleer de motorische hotspot met 10 opeenvolgende stimulaties met verschillende intensiteiten; noteer ondertussen de tijden van de spiercontractie van de thenar.
    3. Identificeer de minimale TMS-intensiteit waarbij een motor evoked potential (MEP) ≥ 50 μV minstens 5 keer wordt geregistreerd. Definieer het als de RMT van de patiënt.
  5. Beoordeel de ernst van depressie met behulp van klinische schalen zoals beschreven in Clinical Data Collection.
  6. Voer twee keer per dag een TMS-behandeling uit gedurende 10 dagen.
    OPMERKING: Voor een proefpersoon die geen behandelingen heeft gekregen zoals gepland, voert u indien nodig extra stimulaties uit na het einde van de behandelingskuur. Elke proefpersoon die de behandeling langer dan vier opeenvolgende dagen mist, moet echter worden uitgesloten.
    1. Maak een nieuwe patiëntvermelding.
      1. Selecteer de optie Nieuwe patiënt maken. Voer het ID-nummer of de naam van de patiënt in het tekstvak in.
    2. Leg de structurele MRI-beelden over het navigatiesysteem.
      1. Selecteer MRI van patiënt importeren en importeer vervolgens de structurele afbeelding van de patiënt en selecteer het afbeeldingstype.
    3. Maak een individueel hoofdmodel en definieer het stimulatiedoel.
      1. Druk op de knop Geef MRI-fiducials op.
      2. Plaats het vizier op deze plekken in het MRI-beeld: (1) Fiducial Markers: nasion, zowel linker- als rechtertragi; (2) AC-PC Markers voor Talairach: anterieure commissure, posterieure commissure, inter-hemisferisch punt; (3) Talairach markers: voorste punt, achterste punt, superieur punt, inferieur punt, linker punt en rechter punt.
        OPMERKING: De "Talairach Markers" markeren de grenzen van de hersenen.
      3. Druk op Hoofdmodel maken. Selecteer Handmatige hersensegmentatie en pas de drempel van de hoofdhuid, de onderste hersenen en de bovenste hersenen aan.
      4. Klik op Doel definiëren om door te gaan.
      5. Selecteer de pagina Doelmarkering . Klik op ... om de coördinaat van het behandelingsdoel in te voeren zoals aangegeven in stap 3.3 en druk vervolgens op Ga naar. Druk op Markering toevoegen om het punt een naam te geven.
        OPMERKING: De coördinaten van de controlegroep zijn (-41, 16, 54).
    4. Spoelkalibratie
      1. Klik op Doorgaan naar neuronavigatie. Selecteer in het tekstvak het juiste type gereedschap dat bij de behandeling moet worden gebruikt. Zorg ervoor dat alle referentiehulpmiddelen zich in het zicht van de infraroodcamera bevinden.
      2. Druk op Coil valideren. Plaats de punt van de aanwijzer op het gemarkeerde spoelpunt. Druk op Valideren (of op de groene knop op de afstandsbediening) wanneer de indicator van elk gereedschap groen wordt.
    5. Selecteer patiënt en doel.
      1. Selecteer de naam of ID van de patiënt op de pagina Patiënt selecteren . Klik op Doelen selecteren op de volgende pagina.
      2. Kies Doelmarkeringen lezen om door het bestand met doelen te bladeren. Importeer het bestand en selecteer het doel zoals in stap 3.6.3.5.
    6. Definieer het coördinatensysteem.
      1. Klik op Coördinatensysteem definiëren. Doe een hoofdband met een referentietool op de patiënt. Zorg ervoor dat de coil tracker en de referentietool zich in het zicht van het navigatiesysteem bevinden.
      2. Plaats de punt van de aanwijzer op de nasion en beide tragi op hun beurt. Druk op de groene knop op de afstandsbediening telkens wanneer de indicator van een markering groen wordt.
    7. Hoofdvorm generatie
      1. Beweeg continu de punt van de aanwijzer op de bovenkant van het hoofd. Druk op de knop op de afstandsbediening (of Fit) om door te gaan.
        OPMERKING: Men kan op Pauze drukken om het proces te stoppen en hervatten door nogmaals op de Startknop te drukken, zodra de aanwijzer correct is geplaatst.
    8. Neuronavigatie en stimulatie
      1. Druk op Neuronavigation. Stel op de pagina Actieve spoel de stimulatie-intensiteit in op 100% RMT. Kies Stimuleren bij doelen om het doel online op het hoofdmodel te zien.
      2. Wanneer de spoel overeenkomt met het doelkruishaar, dat wil zeggen wanneer de indicatortekst groen wordt, stimuleren.
    9. Bereid de behandeling voor en start de behandeling direct vanaf stap 3.6.4 als de ingang van de patiënt eerder was gemaakt.
  7. Voer follow-upbeoordelingen uit op dag 1, dag 28 en dag 56 na de hele behandelingskuur.

4. Verzameling van gegevens over klinieken (figuur 1b)

  1. Voer klinische beoordelingen uit met MADRS24, Hamilton Depression Rating Scale (HAMD)27, Beck Depression Inventory-II (BDI-II)28, Hamilton Anxiety Scale (HAMA)29, Clinical Global Impression (CGI)30 en MATRICS Consensus Cognitive Battery (MCCB)31,32.
    OPMERKING: MINI en MADRS worden gebruikt voor de screening. Alle bovenstaande schalen worden toegepast voor klinische beoordeling vóór en na de behandeling.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ROI-wise FC-analyse moet aantonen dat sgACC significant anti-gecorreleerd is met DLPFC, waarbij de sterkste negatieve correlatie het te kiezen stimulusdoel is. Significante anticorrelatie tussen de functionele connectiviteit sgACC-DLPFC en de behandelingsrespons moet worden gevonden in de correlatieanalyse33.

Het huidige protocol is gebaseerd op een innovatieve TMS-targetingmethode die geen eerdere studies hebben toegepast. Hier presenteren we de resultaten van een fMRI-geleide TMS-studie die de traditionele 5-cm-methode toepaste. Deze studie34 stelde een nieuw behandelingsprotocol voor, de Stanford Accelerated Intelligent Neuromodulation Therapy (SAINT), een hooggedoseerd iTBS-regime met fMRI-geleide targeting. Het responspercentage (een MADRS-score was 50% lager dan de baseline) bij 23 MDD-patiënten was 90,48%. 19 van de 22 deelnemers (86,4%) voldeden aan de remissiecriteria in de intent-to-treat-analyse34. Twee deelnemers haakten af vanwege therapeutische intoleranties en een hoge motorische drempel. Tabel 1 geeft een overzicht van de scores van klinische evaluaties na tms-behandeling. Daarom vermoeden we dat de TMS-behandelingsbasis op de FC een opmerkelijke effectiviteit kan produceren.

Figure 1
Figuur 1. Behandelingsdiagram. (a) Proces van het verwerven van stimulatiedoelen en de behandeling. Zie 3.3 voor de gedetailleerde beschrijving van het verkrijgen van de doelcoördinaten voor de experimentgroep. De doelcoördinaat voor de controlegroep wordt gedefinieerd als (-41, 16, 54). b) Tijdstippen van MRI-scan en klinische evaluatie. Klinische gegevens werden verzameld over de screening, de baseline (d.w.z. vóór de behandeling), evenals dag 1, dag 28 en dag 56 na de behandeling. De MRI-scan werd alleen uitgevoerd op de baseline.
*Evalueer patiënten met M.I.N.I.23 en MADRS24.
**Evalueer patiënten met alle schalen die in stap 4 worden genoemd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Post-SAINT Een maand post-SAINT
Meten Bedoelen Sd N Reactie(%) N Remissie(%) N Bedoelen Sd N Reactie(%) N Remissie(%) N
MADRS 5 6.37 21 90.48 21 90.48 21 10.95 11.76 20 70 20 60 20
HAM-D, 17-producten 4.29 4.43 21 90.48 21 80.95 21 8.05 8.31 20 75 20 65 20
HAM-D, 6-artikelen 2.24 3.1 21 85.71 21 85.71 21 4.4 4.72 20 75 20 70 20
BDI-II (N=18) 4.47 5.76 15 100 12 93.33 15 12.25 13.06 16 57.14 14 62.5 16
Zelfmoordgedachten
C-SSRS[b] 0 0 18 100 14 100 18 0 0 19 100 14 100 19
HAM-D, punt 3 0.05 0.22 21 100 19 95.24 21 0.1 0.31 20 100 18 90 20
MADRS, punt 10 0.1 0.44 21 95.24 21 95.24 21 0.35 0.75 20 90 20 80 20

Tabel 1. Klinische beoordelingsscores onmiddellijk na en 1 maand na de Stanford Accelerated Intelligent Neuromodulation Therapy (SAINT) voor behandelingsresistente depressie[a] 34

[a] Behandelingsrespons werd gedefinieerd als een vermindering van de totale MADRS-score met ≥ 50%; remissie werd gedefinieerd als een score van < 8 voor de 17-item HAM-D, < 5 voor de 6-item HAM-D, < 11 voor de MADRS, < 13 voor de BDI-II en nul voor de C-SSRS.
[b] Suicidal Ideation subschaal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De sgACC is verantwoordelijk voor emotionele verwerking en speelt een belangrijke rol in stressregulatie 16,17,18. Een studie suggereert dat het richten op een subregio van DLPFC die de sterkste functionele anti-connectiviteit met sgACC vertoont (6, 16, -10) het antidepressieve effect kan versterken25. Daarom is het precies lokaliseren van dit doel de kritieke stap van dit protocol. Vóór de stimulatie moeten de grenzen van de hersenen nauwkeurig worden gemarkeerd met behulp van neuronavigatie en moet het hoofd zorgvuldig worden geregistreerd om de nauwkeurigheid van een hoofdmodel te garanderen. Merk ook op dat de 5-cm-regel over het algemeen zeer achterste gebieden van de frontale hersenen stimuleert, terwijl ons sgACC-DLPFC-targetingprotocol meestal leidt tot een zeer voorste regio35,36. De differentiële klinische werkzaamheid tussen targetingmethoden kan dus verband houden met de oriëntatie. Onze methode moet zorgvuldig worden geëvalueerd in vergelijking met andere benaderingen die het stimulatiedoel definiëren op basis van andere functionele connectiviteiten.

Ons protocol heeft enkele beperkingen. Allereerst bevindt sgACC zich in de buurt van de sphenoïdale sinus, die ernstig signaalverlies veroorzaakt als gevolg van de niet-uniformiteit van de magnetische velden37. Bovendien hangt de nauwkeurigheid van de neuronavigatie grotendeels af van de kwaliteit van MRI-beelden, wat kan leiden tot onnauwkeurige stimulatiedoelen. Verbetering van de signaal-ruisverhouding van MRI of een betere vervanging voor sgACC kan helpen dit probleem aan te pakken. Een andere beperking zijn de tijdrovende procedures die mogelijk van invloed zijn op de naleving van de behandeling door patiënten, omdat voorbereiding zoals het opstellen van een hoofdmodel lang duurt, om nog maar te zwijgen van de hele behandelingskuur die ongeveer twee weken duurt.

Ondanks deze beperkingen heeft deze methode zijn kracht. Ondanks het feit dat de 5-cm-regel op grote schaal is toegepast in klinische omgevingen, ziet het de individuele verschillen op de anatomische kenmerken over het hoofd, wat wordt beschouwd als een belangrijke reden voor de heterogene werkzaamheid van TMS38. Het neuronavigatiesysteem modelleert het hoofd individueel door te verwijzen naar structurele MRI-beelden, waardoor de nauwkeurigheid van de spoelpositionering wordt verbeterd. Onderzoek heeft aangetoond dat een neuronavigatie TMS-therapie effectiever is dan een traditionele behandeling met behulp van de 5-cm targetingmethode38, Bovendien kan een operator de spoel in realtime aanpassen onder begeleiding van het systeem39,40.

Traditionele TMS-therapie richt zich op DLPFC als geheel. In dit protocol werd de subregio DLPFC met de sterkste negatieve connectiviteit met sgACC als doel geselecteerd. Baeken et al.41 vonden dat sgACC gerelateerd is aan zelfmoordgedachten en hopeloosheid. Patiënten met behandelingsresistentiedepressie vertonen een sterkere FC tussen sgACC en de rechter laterale frontotemporale cortex, die mogelijk verband houdt met de refractaire toestand van patiënt42. Bovendien werd een sterke connectiviteit tussen sgACC en DLPFC gevonden bij MDD-patiënten43, en de negatieve FC tussen sgACC en default mode network (DMN) was gecorreleerd met de klinische verbetering. Daarom speculeren we dat de connectiviteit van sgACC nauw verband houdt met het therapeutische effect van TMS, en dat het stimuleren van een specifiek gebied van DLPFC zijn FC kan veranderen met sgACC, wat de effectiviteit van de behandeling kan verbeteren 25,44.

Samenvattend wordt het huidige TMS-protocol uitgevoerd onder het MRI-geassisteerde neuronavigatiesysteem en richt het zich op de subregio van DLPFC die de sterkste negatieve functionele connectiviteit met sgACC vertoont. Hoewel er geen eerdere studies zijn geweest die deze targetingmethode hebben toegepast, kan het helpen de nauwkeurigheid van de positionering te verbeteren en mogelijk de behandelingsrespons te verbeteren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Auteurs hoeven geen openbaarmakingen te melden.

Acknowledgments

De studie werd gefinancierd door het door de China Postdoctoral Science Foundation gefinancierde project (2019M652854) en de Natural Science Foundation van Guangdong, China (Grant No. 2020A1515010077).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3T Philips Achieva MRI scanner Philips
Harvard/Oxford cortical template http://www.cma.mgh.harva rd.edu/
MATLAB MathWorks
SPM12 http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm
The Visor2 system ANT Neuro The Visor2 software, the optical tracking system, tracking tools and calibration board are part of the visor2 system.
TMS device Magstim, Carmarthenshire, UK

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schramm, E., Klein, D. N., Elsaesser, M., Furukawa, T. A., Domschke, K. Review of dysthymia and persistent depressive disorder: History, correlates, and clinical implications. Lancet Psychiatry. 7 (9), 801-812 (2020).
  2. Knight, M. J., Baune, B. T. Cognitive dysfunction in major depressive disorder. Current Opinion in Psychiatry. 31 (1), 26-31 (2018).
  3. Otte, C., et al. Major depressive disorder. Nature Reviews Disease Primers. 2 (1), 1-20 (2016).
  4. Rafeyan, R., Papakostas, G. I., Jackson, W. C., Trivedi, M. H. Inadequate response to treatment in major depressive disorder: Augmentation and adjunctive strategies. Journal of Clinical Psychiatry. 81 (3), (2020).
  5. Zhang, J. J., Fong, K. N., Ouyang, R. g, Siu, A. M., Kranz, G. S. J. A. Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on craving and substance consumption in patients with substance dependence: A systematic review and meta-analysis. Addiction. 114 (12), 2137-2149 (2019).
  6. Enokibara, M., Trevizol, A., Shiozawa, P., Cordeiro, Q. Establishing an effective TMS protocol for craving in substance addiction: Is it possible. American Journal on Addictions. 25 (1), 28-30 (2016).
  7. Diana, M., et al. Rehabilitating the addicted brain with transcranial magnetic stimulation. Nature Reviews Neuroscience. 18 (11), 685 (2017).
  8. Vink, J. J. T., et al. A novel concurrent TMS-fMRI method to reveal propagation patterns of prefrontal magnetic brain stimulation. Human Brain Mapping. 39 (11), 4580-4592 (2018).
  9. Baeken, C., De Raedt, R. Neurobiological mechanisms of repetitive transcranial magnetic stimulation on the underlying neurocircuitry in unipolar depression. Dialogues in Clinical Neuroscience. 13 (1), 139-145 (2011).
  10. Tik, M., et al. Towards understanding rTMS mechanism of action: Stimulation of the DLPFC causes network-specific increase in functional connectivity. Neuroimage. 162, 289-296 (2017).
  11. Castrén, E. Neuronal network plasticity and recovery from depression. JAMA Psychiatry. 70 (9), 983-989 (2013).
  12. Cantone, M., et al. Cortical plasticity in depression. ASN Neuro. 9 (3), 1759091417711512 (2017).
  13. Valero-Cabré, A., Amengual, J. L., Stengel, C., Pascual-Leone, A., Coubard, O. A. Transcranial magnetic stimulation: A comprehensive review of fundamental principles and novel insights. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 83, 381-404 (2017).
  14. Luber, B. M., et al. Using neuroimaging to individualize TMS treatment for depression: Toward a new paradigm for imaging-guided intervention. Neuroimage. 151, 65-71 (2017).
  15. Wassermann, E. M., Zimmermann, T. J. P. Transcranial magnetic brain stimulation: Therapeutic promises and scientific gaps. Pharmacology & Therapeutics. 133 (1), 98-107 (2012).
  16. Kim, H., et al. Hypometabolism and altered metabolic connectivity in patients with internet gaming disorder and alcohol use disorder. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 95, 109680 (2019).
  17. Kim, J. Y., et al. The correlation between the frontostriatal network and impulsivity in internet gaming disorder. Scientific Reports. 9 (1), 1191 (2019).
  18. Wang, Y., et al. Impaired decision-making and impulse control in Internet gaming addicts: evidence from the comparison with recreational Internet game users. Addiction Biology. 22 (6), 1610-1621 (2017).
  19. Mayberg, H. S. Limbic-cortical dysregulation: A proposed model of depression. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 9 (3), 471-481 (1997).
  20. Rolls, E. T. The cingulate cortex and limbic systems for emotion, action, and memory. Brain Structure and Function. 224 (9), 3001-3018 (2019).
  21. Philip, N. S., et al. Network mechanisms of clinical response to transcranial magnetic stimulation in posttraumatic stress disorder and major depressive disorder. Biological Psychiatry. 83 (3), 263-272 (2018).
  22. 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 (7), 595-603 (2012).
  23. Sheehan, D. V., et al. The Mini-International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.): The development and validation of a structured diagnostic psychiatric interview for DSM-IV and ICD-10. Journal of Clinical Psychiatry. 59, Suppl 20 22-33 (1998).
  24. Montgomery, S. A., Asberg, M. A new depression scale designed to be sensitive to change. British Journal of Psychiatry. 134, 382-389 (1979).
  25. Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. J. B. p Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biological Psychiatry. 72 (7), 595-603 (2012).
  26. Cash, R. F. H., et al. Personalized connectivity-guided DLPFC-TMS for depression: Advancing computational feasibility, precision and reproducibility. Human Brain Mapping. , (2021).
  27. Hamilton, M. A rating scale for depression. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 23 (1), 56-62 (1960).
  28. Beck, A. T., Steer, R. A., Brown, G. K. Manual for the Beck depression inventory-II. , TX Psychol. Corp. San Antonio. 1-82 (1996).
  29. Hamilton, M. The assessment of anxiety states by rating. British Journal of Medical Psychology. 32 (1), 50-55 (1959).
  30. Guy, W. ECDEU assessment manual for psychopharmacology, revised. U.S. Dept. of Health, Education, and Welfare, Public Health Service, Alcohol, Drug Abuse, and Mental Health Administration, National Institute of Mental Health, Psychopharmacology Research Branch, Division of Extramural Research Programs. , (1976).
  31. Kern, R. S., et al. The MATRICS consensus cognitive battery, part 2: Co-norming and standardization. American Journal of Psychiatry. 165 (2), 214-220 (2008).
  32. Nuechterlein, K. H., et al. The MATRICS consensus cognitive battery, part 1: Test selection, reliability, and validity. American Journal of Psychiatry. 165 (2), 203-213 (2008).
  33. Jing, Y., et al. Pregenual or subgenual anterior cingulate cortex as potential effective region for brain stimulation of depression. Brain and Behavior. 10 (4), 01591 (2020).
  34. Cole, E. J., et al. Stanford accelerated intelligent neuromodulation therapy for treatment-resistant depression. American Journal of Psychiatry. 177 (8), 716-726 (2020).
  35. Cash, R. F. H., et al. Subgenual functional connectivity predicts antidepressant treatment response to transcranial magnetic stimulation: Independent validation and evaluation of personalization. Biological Psychiatry. 86 (2), 5-7 (2019).
  36. Ge, R., Downar, J., Blumberger, D. M., Daskalakis, Z. J., Vila-Rodriguez, F. Functional connectivity of the anterior cingulate cortex predicts treatment outcome for rTMS in treatment-resistant depression at 3-month follow-up. Brain Stimulation. 13 (1), 206-214 (2020).
  37. Ojemann, J. G., et al. Anatomic localization and quantitative analysis of gradient refocused echo-planar fMRI susceptibility artifacts. Neuroimage. 6 (3), 156-167 (1997).
  38. Schonfeldt-Lecuona, C., et al. The value of neuronavigated rTMS for the treatment of depression. Clinical Neurophysiology. 40 (1), 37-43 (2010).
  39. Krieg, S. M., et al. Protocol for motor and language mapping by navigated TMS in patients and healthy volunteers; workshop report. Acta Neurochir (Wien). 159 (7), 1187-1195 (2017).
  40. Haddad, A. F., Young, J. S., Berger, M. S., Tarapore, P. E. Preoperative applications of navigated transcranial magnetic stimulation. Frontiers in Neurology. 11, 628903 (2020).
  41. Baeken, C., Duprat, R., Wu, G. R., De Raedt, R., van Heeringen, K. Subgenual anterior cingulate-medial orbitofrontal functional connectivity in medication-resistant major depression: A neurobiological marker for accelerated intermittent theta burst stimulation treatment. Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging. 2 (7), 556-565 (2017).
  42. Wu, G. R., De Raedt, R., Van Schuerbeek, P., Baeken, C. Opposite subgenual cingulate cortical functional connectivity and metabolic activity patterns in refractory melancholic major depression. Brain Imaging and Behavior. 14 (2), 426-435 (2020).
  43. Salomons, T. V., et al. Resting-state cortico-thalamic-striatal connectivity predicts response to dorsomedial prefrontal rTMS in major depressive disorder. Neuropsychopharmacology. 39 (2), 488-498 (2014).
  44. Iseger, T. A., van Bueren, N. E. R., Kenemans, J. L., Gevirtz, R., Arns, M. A frontal-vagal network theory for major depressive disorder: Implications for optimizing neuromodulation techniques. Brain Stimulation. 13 (1), 1-9 (2020).

Tags

Gedrag Nummer 174
Geïndividualiseerde rTMS-behandeling voor depressie met behulp van een op fMRI gebaseerde targetingmethode
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Luo, X., Hu, Y., Wang, R., Zhang,… More

Luo, X., Hu, Y., Wang, R., Zhang, M., Zhong, X., Zhang, B. Individualized rTMS Treatment for Depression using an fMRI-Based Targeting Method. J. Vis. Exp. (174), e62687, doi:10.3791/62687 (2021).

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