अनुकूली गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन (aDBS) के लक्षणों में सुधार और पारंपरिक गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन (cDBS) की तुलना में बिजली की खपत को कम करने, पार्किंसंस रोग के लिए प्रभावी है. ADBS में हम वास्तविक समय में एक स्थानीय क्षेत्र संभावित biomarker (बीटा oscillatory आयाम) ट्रैक और उत्तेजना के समय को नियंत्रित करने के लिए इस का उपयोग करें.
अनुकूली गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन (aDBS) रोग और दवा राज्य अस्थिर के अनुसार वास्तविक समय में उत्तेजना अनुकूलन द्वारा पार्किंसंस रोग के इलाज को बेहतर बनाने की क्षमता है. अनुकूली डीबीएस की वर्तमान प्राप्ति में हम रिकॉर्ड और जल्दी पोस्ट ऑपरेटिव अवधि में पार्किंसंस रोग के साथ रोगियों की सबथैलेमिक नाभिक में प्रत्यारोपित डीबीएस इलेक्ट्रोड से उत्तेजित. स्थानीय क्षेत्र क्षमता वे डिजिटल, रोगी विशिष्ट बीटा शिखर के आसपास फिर से फ़िल्टर्ड सुधारा और बीटा आयाम की एक ऑनलाइन पढ़ने देने के लिए smoothed रहे हैं, जहां एक डाटा अधिग्रहण इकाई के लिए पारित किया जा रहा से पहले 3 और 47 हर्ट्ज के बीच फ़िल्टर्ड एनालॉग हैं. बीटा आयाम के लिए एक सीमा को पार करते हैं, तो उत्तेजक के लिए एक ट्रिगर संकेत भेजता है, जो heuristically निर्धारित है. उत्तेजक तो 250 मिसे पर एक पूर्व निर्धारित नैदानिक प्रभावी वोल्टेज की उत्तेजना अप रैंप और बीटा आयाम फिर सीमा से नीचे गिर जाता है जब तक प्रोत्साहित करने के लिए जारी है.उत्तेजना बढ़ बीटा शक्ति की अवधि के दौरान ramped डीबीएस का संक्षिप्त एपिसोड के साथ इस तरह से जारी है.
नैदानिक प्रभावकारिता एकीकृत पार्किंसंस रेटिंग स्केल (UPDRS) से स्कोर का एक चयन का उपयोग मोटर समारोह की unblinded और अंधा वीडियो मूल्यांकन के माध्यम से स्थिरीकरण (5 मिनट) की न्यूनतम अवधि के बाद आकलन किया जाता है. हाल ही में काम aDBS के साथ बिजली की खपत में कमी के साथ ही पारंपरिक डीबीएस की तुलना में नैदानिक स्कोर में एक सुधार का प्रदर्शन किया है. क्रोनिक aDBS अब Parkinsonism में trialed किया जा सकता है.
पार्किंसंस रोग दीर्घकालिक चिकित्सा उपचार 1 असंतोषजनक है जिसके लिए एक आम गंभीर रूप से अक्षम करने अपक्षयी आंदोलन विकार है. डीबीएस उन्नत चिकित्सकीय आग रोक पीडी के लिए प्रभावी है लेकिन प्रभावकारिता, दुष्प्रभाव के संदर्भ में सीमित और 2 खर्च कर रहा है. परम्परागत उत्तेजना एक आंदोलन विकार विशेषज्ञ द्वारा heuristically सेट और अगले क्लिनिक यात्रा जब तक परिवर्तन के बिना लगातार चल रह गया है. विशिष्ट उत्तेजना मापदंडों 60 मिसे पल्स चौड़ाई, 3 वी तीव्रता, और 130 हर्ट्ज पुनरावृत्ति कर रहे हैं. बहरहाल, यह निरंतर उच्च वोल्टेज उत्तेजना सामान्य मोटर कामकाज 3 के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं. अनुकूली डीबीएस (aDBS) 4 – हृदय पेसिंग के रूप में ज्यादा सफलतापूर्वक परिणाम में एक संबद्ध सुधार के साथ, यह डीबीएस इसी अंतर्निहित मस्तिष्क लय को यह उत्तरदायी बनाने के द्वारा सुधार किया जा सकता है कि आशा की जाती है, जटिल उत्तरदायी बंद लूप सिस्टम को सरल खुला लूप सिस्टम से संक्रमित , 5.
Ord मेंaDBS महसूस करने के लिए एर, यह रोग की विश्वसनीय बायोमार्कर की पहचान करने के लिए सबसे पहले महत्वपूर्ण है. पार्किंसंस रोग प्रमुख बीटा (13-33 हर्ट्ज) दोलनों बेसल ganglia सर्किट 2 के दौरान दर्ज की विशेषता है. ये बीटा दोलनों नैदानिक राज्य 6,7 में सुधार के अनुपात में levodopa और डीबीएस द्वारा दबा दिया जाता है. वे स्थिर और लंबी अवधि में मजबूत कर रहे हैं और उन्हें बायोमार्कर 8 के लिए आकर्षक लक्ष्य बना रही नैदानिक डीबीएस के लिए इस्तेमाल एक ही इलेक्ट्रोड से दर्ज किया जा सकता है. बीटा दोलनों के अलावा, अन्य, अधिक जटिल, संभावित बायोमार्कर की एक सीमा के लक्षण 2,9-12 की गंभीरता से संबंधित हैं दिखाया गया है कि पहचान की गई है.
पीडी 13 के मानव रहनुमा मॉडल – aDBS के सिद्धांत का सबूत अब एक गैर में प्रदर्शित किया गया है. यह एक निश्चित देरी के बाद डीबीएस उत्तेजना ट्रिगर न्यूरॉन की फायरिंग के साथ उत्तेजना को नियंत्रित करने के लिए एक एकल cortical मोटर न्यूरॉन इस्तेमाल किया. अध्ययन है कि अनुकूलन की सूचनाIve उत्तेजना पारंपरिक डीबीएस की तुलना में अधिक प्रभावी था. हाल ही में काम के बाद से सफलतापूर्वक, मनुष्य के लिए यह जौव अनुच्छेद 14 में प्रस्तुत किया है जिसके लिए विधि aDBS बढ़ा दिया गया है. इस अध्ययन से पहले उनके तारों के internalization और उनकी बैटरी पैक / उत्तेजक के लिए कनेक्शन के लिए तत्काल बाद सहकारी अवधि में पीडी के साथ रोगियों की जांच की. बीटा दोलनों ऑनलाइन वास्तविक समय में निगरानी और उच्च आवृत्ति उत्तेजना के समय को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया गया. यह बिजली की खपत में एक> 50% की कमी और मानक उत्तेजना की तुलना में मोटर हानि में एक 25% सुधार के लिए नेतृत्व किया. इन परिणामों थ्रेसहोल्ड और प्रभावी उत्तेजना मापदंडों को बदलने के साथ ही दवा के स्तर सकते हैं, जहां लंबे समय से प्रत्यारोपित राज्य में दोहराया जा करने की आवश्यकता होगी. जैसे, बायोमार्कर और नियंत्रण एल्गोरिदम के अनुसार समायोजित और मिलान होना पड़ सकता है और वास्तव में अच्छी तरह से यह अलग पैरामीटर परिदृश्य के लिए अनुकूल करने के लिए आगे जटिलता आवश्यकता हो सकती है. लंबी अवधि के अनुसूचित जनजाति के लिए सुसज्जित हैं कि उपकरणोंimulation और रिकॉर्डिंग वर्तमान में विकसित और 15 की स्थापना एक शोध में trialed किया जा रहा है. इस बीच अपने प्रदर्शन कि पिन अनुकूली डीबीएस और एल्गोरिदम के संभावित लाभ आगे मूल्यांकन और परिष्कृत करने की अनुमति होगी कि एक मंच के लिए एक की जरूरत है. त्रुटियों और उप इष्टतम दृष्टिकोण सिस्टम जीर्ण उपयोग के लिए भली भाँति रहे हैं एक बार रिवर्स करने के लिए और अधिक मुश्किल हो जाता है, क्योंकि यह एक महत्वपूर्ण कदम है. इसके अलावा, तीव्र पढ़ाई पुरानी भाँति अनुकूली डीबीएस प्रणाली विकसित करने में निहित चुनौतियों पर काबू पाने के प्रयासों में प्रेरित करने के लिए आवश्यक हैं.
इस तरीके की रिपोर्ट के लक्ष्य के प्रभावकारिता को अधिकतम और दुष्प्रभावों / बिजली की खपत को कम करने के रूप में इतनी डीबीएस रोगियों में अलग बायोमार्कर और उत्तेजना मानदंड की एक सीमा का पता लगाने के लिए और मापदंडों का अनुकूलन करने के लिए शोधकर्ताओं के लिए सक्षम है. यह Parkinsonism साथ रोगियों में प्रभावी होने के लिए अपनी तरह की पहली विधि है और अभी तक अपेक्षाकृत सरल और आसानी से लागू है. विधि टी बनाया गया हैजिनके लिए वहाँ एक ज्ञात LFP biomarker है और बाद operatively (इलेक्ट्रोड तारों पूर्व बैटरी / उत्तेजक प्रविष्टि के लिए अतिरिक्त कपाल और प्रयोग के लिए उपलब्ध हैं जब अप करने के लिए 1 सप्ताह की अवधि) externalization की अवधि है, जो ओ किसी भी डीबीएस रोगी की जांच.
यह लेख पोस्ट ऑपरेटिव रोगियों में अनुकूली गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन के अध्ययन और सत्यापन के लिए एक नई विधि की रूपरेखा. डीबीएस उपचार पीडी के लिए मानक उपचार, आवश्यक कंपन और dystonia का हिस्सा है और शुरू की और क्लस्टर सिर दर्द, मिर्गी, गाइल्स डे ला Tourette सिंड्रोम, जुनूनी बाध्यकारी विकार और अवसाद सहित अन्य स्थितियों की एक श्रृंखला में परीक्षण किया जा रहा है. वर्तमान में, सभी नैदानिक उत्तेजना मानदंड निरंतर, खुले पाश उत्तेजना को रोजगार और इन सरल उत्तेजना मानदंड अक्सर प्रभावी रहे हैं, हालांकि, यह है कि वे काफी रोग उचित बायोमार्कर के लिए उन्हें उत्तरदायी बनाने और इस तरह एक सूचित, रोगी में उत्तेजना के अनुकूलन के द्वारा सुधार किया जा सकता है कि आशा व्यक्त की है विशिष्ट तरीके से. विधि, यहाँ रेखांकित की अनुमति देता है पूर्व internalization और बैटरी और उत्तेजक के आरोपण के लिए उनकी पहली सर्जरी (इलेक्ट्रोड आरोपण), के बाद externalized रोगियों में aDBS का परीक्षण. इस विधि का प्रयोग, यह वहाँ आशा व्यक्त की हैशोधकर्ताओं डीबीएस प्रयोग किया जाता है जिसके लिए विकारों के स्पेक्ट्रम भर में बायोमार्कर की एक सीमा का उपयोग aDBS की प्रभावकारिता की जांच कर सकते हैं कि सामने. यह तो लंबे समय से प्रत्यारोपित नैदानिक सेटिंग में परीक्षण करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं.
हम इस्तेमाल किया और सफल हो पाया है कि प्रोटोकॉल ऊपर उल्लिखित है. हम सफल aDBS प्राप्त करने के लिए प्रक्रिया ठीक ट्यूनिंग के लिए महत्वपूर्ण कदम के एक नंबर discerned. इस सरल aDBS सेटअप में नियंत्रित किया जा सकता है कि पैरामीटर वोल्टेज, ट्रिगर सीमा, उत्तेजना संपर्क और ramping अवधि शामिल है. ये सब (paresthesia) पर और बंद उत्तेजना स्विचन के दुष्प्रभाव के खिलाफ संतुलित किया जाना चाहिए, तकनीकी समस्याओं (आवर्तक 'स्व' ट्रिगर) और नैदानिक प्रभावकारिता. पर उत्तेजना स्विचिंग और बंद, छानने के बावजूद, संभवतः ब्याज की आवृत्ति रेंज में लीक कर सकते हैं कि LFP में एक वोल्टेज निर्भर विरूपण साक्ष्य का कारण बनता है. इस गंभीर है, यह भी एक के अभाव में स्वयं ट्रिगर करने के लिए प्रणाली का कारण बन सकतीbiomarker संकेत में ऊंचाई, यहां स्थानीय क्षेत्र की क्षमता में बीटा गतिविधि. इसे प्रभावी ढंग से aDBS सभी समय पर किया जा रहा है और इसलिए सुरक्षित करने के लिए जाना जाता है जो cDBS नकल उतार में परिणाम के रूप में यह एक सुरक्षा का मुद्दा प्रतिनिधित्व नहीं करता है. हालांकि, यह बीटा आयाम करने के लिए जेट की कमी और cDBS अधिक aDBS के किसी भी संभावित लाभ की इसलिए नुकसान का परिणाम है. हम यदि आवश्यक हो, आत्म ट्रिगर उत्तेजना वोल्टेज कम सीमा बढ़ाने या उत्तेजना संपर्क बदलकर बचा जा सकता है, कि पाया. और बंद aDBS की जवाबदेही बनाए रखने paresthesias रोकने के संबंध में संतोषजनक समझौता हो पाया था पर उत्तेजना की 250 मिसे ramping. वर्तमान में मापदंडों व्यक्ति के रोगियों में सबसे अच्छी प्रतिक्रिया प्रोफाइल को प्राप्त करने के क्रम में heuristically समायोजित किया जाना है और हम अभी तक मज़बूती से इस लक्ष्य को हासिल करने के लिए समूह स्तर पर लागू कर रहे हैं कि लगातार नियमों की पहचान नहीं किया है. फिर भी, इस प्रकार अब तक का अध्ययन सभी रोगियों में, हमने पाया हैवोल्टेज, ट्रिगर सीमा और उत्तेजना संपर्क की कि अनुमानी समायोजन प्रभावोत्पादक aDBS सक्षम, और इष्टतम मापदंडों कम से कम 30 मिनट में पहचान की गई. यह दुष्प्रभाव (/ बंद पर से paresthesias) और विरूपण साक्ष्य संदूषण (संभवतः ऊतक इलेक्ट्रोड समाई से संबंधित) के प्रबंधन आगे की जांच की और बेहतर उनके न्यूनीकरण के बारे में अधिक सामान्यीकृत नियम प्राप्त करने के लिए समझा जा सकता है कि आशा की जाती है.
खोज के लिए संभावित पैरामीटर अंतरिक्ष भी बड़ा और बढ़ने बायोमार्कर और उत्तेजना एल्गोरिदम की जटिलता के रूप में और अधिक जटिल हो जाएगा. उदाहरण के लिए, उच्च आवृत्ति बिजली के अनुपात, चरण आयाम युग्मन और बीटा परिवर्तनशीलता सभी Parkinsonian राज्य 9,10,12,17 से संबंधित हैं दिखाया गया है. इस पत्र में वर्णित विधि इस तरह के मानकों और उनके पक्ष प्रभाव प्रोफ़ाइल के अतिरिक्त उत्तेजना के नैदानिक प्रभावकारिता पर उनके प्रभाव की व्यवस्थित जांच के लिए सक्षम होना चाहिए. हालांकि, टीhorough भविष्य में सभी मापदंडों का अनुकूलन बल्कि नैदानिक प्रभाव से biomarker की प्रतिक्रिया पर ध्यान केंद्रित है कि डीबीएस मॉडल और एल्गोरिथम अनुकूलन दिनचर्या पैरामीटर की सीमा अनुभव से खोजा जा पर्वतमाला की अनुमति एक बार मदद की जा सकती है.
यह विधि पारंपरिक डीबीएस जब की तुलना में बेहतर बिजली की खपत और नैदानिक प्रभावकारिता का प्रदर्शन किया और आगे बायोमार्कर और उत्तेजना patterning के बारे में हमारी समझ में उन्नति के साथ पीडी में सुधार होने की संभावना है गया है. डीबीएस, प्रयोग किया जाता है बहुत कम अंतर्निहित pathophysiology के बारे में जाना जाता है और इसलिए इसी बायोमार्कर पूरी तरह से अभी तक निर्धारित किया हैं जहां अन्य परिस्थितियों में. महत्वपूर्ण आगे अनुसंधान पूरी तरह Parkinsonism में aDBS की क्षमता का दोहन करने के लिए, और गंभीरता और हानि समय के साथ उतार चढ़ाव में जो अन्य संभावित न्यूरोलॉजिकल और neuropsychiatric स्थितियों की एक संख्या में इसकी व्यवहार्यता का पता लगाने के लिए आवश्यक है.
The authors have nothing to disclose.
इस विधि वेलकम ट्रस्ट, चिकित्सा अनुसंधान परिषद, स्वास्थ्य अनुसंधान ऑक्सफोर्ड बायोमेडिकल रिसर्च सेंटर के लिए राष्ट्रीय संस्थान, और Rosetrees ट्रस्ट से धन का उपयोग कर विकसित किया गया था. फंक्शनल न्यूरोसर्जरी के UCL यूनिट ब्रिटेन पार्किंसंस अपील और स्मारक ट्रस्ट के द्वारा समर्थित है.
StimRecord Amplifier (3-37 Hz) | In house | NA | Common mode rejection, 3-37Hz (bandpass), x9500 amplifier. See – Eusebio, A et al. Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients. JNNP (5), 569–573 (2011) |
1401 Digital acquisition unit | CED | Micro 1401-3 | |
Spike 2 software | CED | NA | |
Stimulator | In house | NA | Biphase, variable, ramped stimulator. See – Little et al. Adaptive deep brain stimulation in advanced Parkinson's disease. Annals of Neurology 2013. |
Gel electrode reference pad | Axelgaard | 895220 | 5×5 cm PALS platinum gel electrode pad |