Adaptif Derin Beyin Stimülasyonu İle Parkinson Hastalığı kontrol

Aşağıdaki deneyin genel amacı, adaptif derin beyin stimülasyonunun klinik etkisini gözlemleyip nicelleştirmek ve bunu standart stimülasyonla karşılaştırmaktır. Bu, postoperatif Parkinson hastalarının derin beyin stimülasyonu veya DBS elektrotlarından pasif kayıtlar alınması ve eş zamanlı stimülasyon ve kayıt için optimal kontakları belirlemek amacıyla bipolar montajlar üzerinde spektral analiz yapılmasıyla gerçekleştirilir. İkinci bir adım olarak, tremor baskılanması gibi klinik iyileşmeler sağlayan parametreleri belirlemek için, tespit edilen kontak üzerinden standart, sürekli klinik monopolar stimülasyon uygulanır.

Adaptif stimülasyon için uygun tetikleme eşiklerini belirlemek amacıyla, beta amplitüdüne göre bir sonraki aralıklı stimülasyon gerçekleştirilir ve ardından standart sürekli stimülasyona karşı test edilebilir. Sonuçlar, elektriksel yük iletiminde ve stimülasyon süresinde meydana gelen belirgin azalmalara rağmen, adaptif stimülasyonun standart yüksek frekanslı stimülasyona kıyasla klinik sonuçlarda iyileşme sağladığını göstermektedir. Bu tekniğin geleneksel yüksek frekanslı stimülasyon gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, akut çalışmalarda toplam stimülasyonu azaltması ve böylece motor performansı iyileştirirken aynı zamanda batarya ömrünü korumasıdır.

Bu tekniğin doğurduğu sonuçlar, tremor gibi diğer durumların da dalgalanma göstermesi ve dolayısıyla adaptif bir stimülasyon yaklaşımına uygun olabilmesi nedeniyle, DBS ile tedavi edilen diğer nörolojik ve nöropsikiyatrik bozuklukların tedavisine kadar uzanmaktadır. Birçok grubun, özellikle beta osilasyonlarının Parkinson hastalığının patofizyolojisindeki aşırı senkronizasyonun önemini fark etmesiyle bu yönteme dair fikir zamanla yavaşça gelişmiştir. Deneye, tıbbi tedaviye dirençli Parkinson hastalığı olan bir hastadan bilgilendirilmiş onam alarak başlayın.

DBS elektrotlarının implantasyonunun ardından, her biri dört kontağa sahip olan 2D BS elektrotları bulunur. Bir kontağa stimülasyon uygulanabilir ve komşu iki kontaktan kayıtlar alınabilir. Stimülasyon uygulamak için kullanılan kontak, istendiği şekilde değiştirilebilir; deneysel prosedürden önceki gece hastanın Parkinson ilaçları kesilir. Hasta test için geldiğinde, ertesi sabah ellerinizi yıkayarak başlayın.

Ardından, elektrot tellerini koruyucu kılıflarından nazikçe çıkarın. Daha sonra, dışa aktarılmış DBS elektrotlarını konnektör kablosuna bağlayın. Son olarak, elektrodu amplifikatöre bağlayın.

Son olarak, referans elektrodu hastanın sol klavikulası üzerine bağlayın. Ardından, hasta istirahat halindeyken, en çok etkilenen tarafın kontralateralindeki sıfır ve iki numaralı kontaklardan bipolar lokal alan potansiyelini veya LFP'yi kaydedin. Sonrasında, bir ve üç numaralı kontaklardan bipolar kaydı tekrarlayın.

Stimülasyon testi için hastaya özgü beta pik frekansını ve en yüksek beta genliğine sahip bipolar kontak çiftini (bu örnekte L sıfır L iki elektrotları) belirlemek üzere bir güç spektrumu analizi gerçekleştirin. Bu örnekte, en yüksek beta genliğine sahip bipolar kontak çifti (bu durumda sıfır ve iki) belirlendikten sonra, bu ikisi arasında köprü kuran kontağı monopolar stimülasyon kontağı olarak seçin. Hastayı adaptif DBS düzeneğine bağlayın.

Analog amplifikatörü, A-D dönüştürücüye ve sinyal analiz yazılımının çalıştığı dizüstü bilgisayara bağlayın. İkinci aşamada, sinyali hastanın spesifik beta piki çevresinde 4 Hz geçiş bandı ile dijital olarak filtreleyin. Yazılım, beta genliğini izler ve bunu stimülasyonu kontrol etmek için kullanır. Önceden ayarlanmış bir eşik değeri ile beta genliği, 400 milisaniyelik bir düzeltme penceresi ile yumuşatılır.

Ardından, D'yi stimülatördeki bir tetikleyiciye bağlayın. Bir sonraki adım, başlangıç voltajı sıfır olacak şekilde geleneksel yüksek frekanslı stimülasyonu açmaktır. Daha sonra stimülatörü amplifikatör aracılığıyla optik olarak hastaya bağlayın ve hastaya yapılan tüm bağlantıları izole edin.

Daha önce belirlenen kontak noktasında monopolar stimülasyon uygulayın. Beklenen stimülasyonun yavaşça iletildiğinden emin olmak için deney boyunca stimülatör okumasını sürekli olarak izleyin. Stimülasyon voltajını her birkaç dakikada bir 0,5 voltluk artışlarla yükseltin.

Klinik etki eşiği aranmaktadır. Örneğin; titreme, sertlik veya yavaşlamada bir iyileşme. Genellikle 1,5 ile üç volt arasında olan ve klinik olarak etkili voltajdaki stimülasyon ile parestezi gibi minimal veya hiç yan etki oluşturmayan, klinik olarak faydalı stimülasyon voltajını belirleyin.

Stimülatörü 250 milisaniyelik bir ramp down ile kapatın. Ardından, stimülasyon hala klinik olarak etkili voltajdayken, stimülatörü 250 milisaniyelik bir ramp up ile açın. Eğer yan etkiler mevcutsa, stimülasyonun kapatılıp tekrar açılması sırasında hastaya parestezi veya deneyimlenen diğer yan etkiler hakkında sorular sorun.

Voltajı 0.25 voltluk adımlarla düşürmeye devam edin ve artık parestezi rapor edilmediğinde, stimülasyonu kapatıp açarak paresteziyi test edin. Voltajı bu eşiğin 0.1 volt altına ayarlayın ve stimülasyonu başlatın. Ardından, klinik etkinin devam ettiğinden emin olarak beta amplitüd tetikleme eşiğini artırın; beta amplitüd tetikleme eşiğini, stimülasyonda kalma süresinin minimum olacağı seviyeye kadar kademeli olarak artırmaya devam edin.

Klinik etkiyi korurken, stimülasyonun zamanın en fazla %50'sinde açık olmasını hedefleyin. Kendi kendini tetikleme olmadan uygun adaptif DBS'yi sağlamak için tetikleme eşiğinin ve stimülasyon parametrelerinin ayarlanması kritik bir adımdır. Bunu başarmak, hastayı yakından izlerken eşik ve stimülasyon voltajlarının dikkatli ve yavaş bir şekilde titrasyonunu gerektirir.

Tetikleme eşiği ve stimülasyon parametreleri ayarlandıktan sonra, stimülasyon etkisinin ortadan kalkması için stimülasyonu 10 dakika boyunca kapatın. Hastaların test koşulları konusunda körleştirildiğinden emin olun. Adaptif DBS, konvansiyonel DBS veya stimülasyonsuz uygulamaya başlayın.

Test koşulunun beş dakikalık bir stabilizasyon süresi boyunca çalışmasına izin verin. Beş dakika sonra klinik testlere başlayın. Hastayı, Birleşik Parkinson Hastalığı Derecelendirme Ölçeği'ni kullanarak değerlendirin.

Akselerometri veya aktigrafi gibi objektif değerlendirme ölçümleri de kullanılabilir. Bir test koşulunu tamamladıktan sonra, 10 dakikalık başka bir dinlenme süresi için stimülasyonu kapatın. Ardından, değerlendirmeyi gerçekleştirmeden önce yine beş dakikalık bir stabilizasyon süresiyle başlayarak bir sonraki stimülasyon türünü tetikleyin.

Test koşulları boyunca voltaj darbe genişliğini ve stimülasyon frekansını aynı şekilde sabitleyerek, tek farkın stimülasyon zamanlamasıyla ilgili olmasını sağlayın. Klinik test videosu boyunca beta genliği ile ilgili olarak, bağımsız bir uzmanın daha sonra körlemiş bir değerlendirme yapabilmesi için görevi kaydedin. Deney oturumu sırasında körlememiş bir gözlemci tarafından değerlendirilen, uyarılmamış duruma göre yüzde motor iyileşme; konvansiyonel DBS, adaptif DBS ve rastgele stimülasyon için burada gösterilmiştir. Motor performans videoları değerlendirilerek körlemiş değerlendirmeler de yapılmıştır.

Motor skorlar, adaptif DBS sırasında açık ve kapalı koşullarda sırasıyla %66 ve %50 oranında iyileşmiştir. Toplam stimülasyon miktarı azalmasına rağmen, adaptif DBS grubunda klinik sonuçlar, konvansiyonel DBS grubuna kıyasla açık koşulda %29 ve kapalı koşulda %27 daha iyiydi. Bu prosedür uygulanırken, işlem sonrasında hastanın potansiyel yan etkiler veya klinik durumdaki değişiklikler açısından sürekli olarak gözlemlenmesi gerektiğini unutmamak önemlidir.

Mümkün olan geniş adaptif DBS paradigmaları çeşitliliğini araştırmak için farklı potansiyel biyobelirteçlerin tetiklenmesi veya farklı tetikleme seviyeleri ya da formları ile diğer yaklaşımlar gerçekleştirilebilir.