Kliniği Eve Getirmek: Uyarlanabilir Derin Beyin Stimülasyonunu Desteklemek için Evde Çok Modlu Veri Toplama Ekosistemi

Gabrielle Strandquist; Tomasz Frączek; Tanner Dixon; Shravanan Ravi; Raphael Bechtold; Daryl Lawrence; Alicia Zeng; Jack Gallant; Simon Little; Jeffrey Herron

doi:10.3791/65305

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Kliniği Eve Getirmek: Uyarlanabilir Derin Beyin Stimülasyonunu Desteklemek için Evde Çok Modlu Veri Toplama Ekosistemi

2.3K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/65305

⸱

14 Temmuz 2023

Gabrielle Strandquist¹ , Tomasz Frączek² , Tanner Dixon³ , Shravanan Ravi³ , Raphael Bechtold⁴ , Daryl Lawrence⁵ , Alicia Zeng⁶ , Jack Gallant⁷ , Simon Little³ , Jeffrey Herron⁸

¹Computer Science and Engineering, University of Washington, ²Neuroscience, University of Washington, ³Neurology, University of California, San Francisco, ⁴Bioengineering, University of Washington, ⁵Bioengineering, University of California, Berkeley, ⁶Biophysics, University of California, Berkeley, ⁷Psychology, University of California, Berkeley, ⁸Neurological Surgery, University of Washington

Bu makalede

Özet

Protokol, nörolojik hareket bozukluğu olan kişiler için uyarlanabilir derin beyin stimülasyonunu (aDBS) optimize eden araştırmaları destekleyen evde çok modlu veri toplama platformunun bir prototipini göstermektedir. Ayrıca, platformun bir yıldan fazla bir süredir Parkinson hastalığı olan bir bireyin evine konuşlandırılmasından elde edilen önemli bulguları da sunuyoruz.

Özet

Adaptif derin beyin stimülasyonu (aDBS), Parkinson hastalığı (PH) gibi nörolojik bozuklukların tedavisini iyileştirmek için umut vaat ediyor. aDBS, semptomları daha kesin bir şekilde hedeflemek için stimülasyon parametrelerini gerçek zamanlı olarak ayarlamak için semptomla ilgili biyobelirteçleri kullanır. Bu dinamik ayarlamaları etkinleştirmek için, her bir hasta için bir aDBS algoritmasının parametreleri belirlenmelidir. Bu, klinik araştırmacılar tarafından zaman alıcı manuel ayarlamalar gerektirir ve bu da tek bir hasta için en uygun konfigürasyonu bulmayı veya birçok hastaya ölçeklendirmeyi zorlaştırır. Ayrıca, hasta evdeyken klinikte yapılandırılan aDBS algoritmalarının uzun vadeli etkinliği açık bir soru olmaya devam etmektedir. Bu tedaviyi büyük ölçekte uygulamak için, tedavi sonuçlarını uzaktan izlerken aDBS algoritma parametrelerini otomatik olarak yapılandıracak bir metodolojiye ihtiyaç vardır. Bu yazıda, alanın her iki sorunu da ele almasına yardımcı olmak için evde veri toplama platformu için bir tasarım paylaşıyoruz. Platform, açık kaynaklı ve evde sinirsel, ataletsel ve çok kameralı video verilerinin toplanmasına izin veren entegre bir donanım ve yazılım ekosisteminden oluşur. Hasta tarafından tanımlanabilir verilerin gizliliğini sağlamak için platform, verileri sanal bir özel ağ üzerinden şifreler ve aktarır. Yöntemler, veri akışlarının zamana göre hizalanmasını ve video kayıtlarından poz tahminlerinin çıkarılmasını içerir. Bu sistemin kullanımını göstermek için, bu platformu PH'li bir bireyin evine yerleştirdik ve 1,5 yıl boyunca kendi kendine yönlendirilen klinik görevler ve serbest davranış dönemleri sırasında veri topladık. Veriler, farklı terapötik koşullar altında motor semptom şiddetini değerlendirmek için alt terapötik, terapötik ve supra-terapötik stimülasyon amplitüdlerinde kaydedildi. Bu zamana göre ayarlanmış veriler, platformun terapötik değerlendirme için evde senkronize edilmiş çok modlu veri toplama yeteneğine sahip olduğunu göstermektedir. Bu sistem mimarisi, otomatik aDBS araştırmalarını desteklemek, yeni veri kümeleri toplamak ve nörolojik bozukluklardan muzdarip olanlar için klinik dışında DBS tedavisinin uzun vadeli etkilerini incelemek için kullanılabilir.

Giriş

Derin beyin stimülasyonu (DBS), Parkinson hastalığı (PD) gibi nörolojik bozuklukları, elektrik akımını doğrudan beyindeki belirli bölgelere ileterek tedavi eder. Dünya çapında tahmini 8,5 milyon PD vakası vardır ve DBS'nin semptomları yönetmek için ilaç yetersiz kaldığında kritik bir tedavi olduğu kanıtlanmıştır ^1,2. Bununla birlikte, DBS etkinliği, bazen geleneksel olarak sabit genlik, frekans ve nabız genişliğinde verilen stimülasyondan kaynaklanan yan etkilerle sınırlandırılabilir³. Bu açık döngü uygulaması, semptom durumundaki dalgalanmalara yanıt vermez ve bu da hastanın değişen ih....