Хотя глубокая стимуляция мозга может быть эффективным средством лечения дистонии – потенциально парализующего двигательного расстройства, – лечение не всегда эффективно, или результаты могут быть не мгновенными. Точное размещение электродов DBS является одним из нескольких факторов, которые могут повлиять на результаты, но в нескольких исследованиях предпринимались попытки определить причину "сладкое пятно," где размещение электродов дает наилучшие результаты.
Исследователи под руководством исследователей из Cedars-Sinai, используя сложный набор данных из записей и снимков изображений пациентов, перенесших успешную имплантацию DBS, создали трехмерные компьютеризированные модели, которые отображают области мозга, вовлеченные в дистонию. Модели определяют анатомическую цель для дальнейшего изучения и предоставляют информацию, которую неврологи и нейрохирурги должны учитывать при планировании операции и принятии решений по программированию устройства.
"Мы знаем, что DBS работает при лечении дистонии, но мы не знаем точно, как это работает и почему у некоторых пациентов результаты лучше и быстрее, чем у других. Возраст пациента, продолжительность заболевания и другие основные факторы имеют значение, и мы считаем, что расположение электродов и программирование устройства имеют решающее значение, но нет единого мнения об идеальном размещении устройства и оптимальных стратегиях программирования," сказал Микеле Тальати, доктор медицины, директор Программы двигательных расстройств в отделении неврологии Cedars-Sinai.
"Это моделирование открывает путь к созданию практических терапевтических и исследовательских целей," добавил Тальяти, старший автор статьи, которая теперь доступна в онлайн-издании Annals of Neurology.
Лекарства обычно являются первой линией лечения дистонии и некоторых других двигательных расстройств, но если лекарства неэффективны, что часто случается, или если побочные эффекты чрезмерны, неврологи и нейрохирурги могут дополнить их глубокой стимуляцией мозга. Электрические провода имплантируются глубоко в мозг, а генератор импульсов размещается возле ключицы. Позже устройство программируется с помощью удаленного ручного контроллера.
Чтобы успокоить неорганизованные мышечные сокращения при дистонии, врачи обычно нацелены на структуру мозга, называемую бледным шаром, но исследования точного расположения электродных контактов и лучших параметров программирования, таких как интенсивность и частота электростимуляции, проводятся редко и противоречат друг другу. На поиск наиболее эффективных настроек могут потребоваться месяцы точной настройки.
В этом ретроспективном исследовании исследователи изучили базу данных 94 пациентов с наиболее распространенной генетической формой дистонии, DYT1, которые лечились DBS не менее года. Они отобрали 21 пациента, у которых был хороший отклик на лечение, собрали их демографические данные и информацию о лечении и использовали магнитно-резонансную томографию для создания трехмерных анатомических моделей с мелкой сеткой, чтобы показать точное местоположение соответствующих структур мозга.
Затем исследователи смоделировали размещение электродов в мозгу пациентов и вводили фактические параметры стимуляции в компьютерную программу – "объем активации ткани" модель – которая рассчитывала подробную информацию для каждого пациента и каждого электрода. Модель основана на принципах нейрофизиологии – способе, которым нервные клетки реагируют на DBS, – биофизике распределения напряжения от электродов и анатомии бледного шара и окружающих его структур.
"Мы обнаружили, что врачи прикладывали относительно большое количество энергии к широким участкам бледного шара, но общая площадь у большинства людей была намного меньше. Мы интерпретируем это как потенциальную «цель в пределах цели», и если наши результаты будут подтверждены в дальнейших исследованиях и клинической практике, компьютерное моделирование может предложить физиологически основанный, управляемый данными, визуализированный подход к принятию клинических решений," Тальяти сказал.