Adaptív mélyagyi stimuláció Parkinson-kórban

A Brain folyóiratban december 21-én jelent meg a Duke University kutatóinak cikke, amelyben Parkinson-kóros betegek mozgásszervi tüneteit a mélyagyi stimuláció alkalmazkodó intenzitású, egyszerre két agyterületet célzó stratégiájával kezelték.

Az elmúlt 20 évben az orvosok mélyagyi stimulációt, vagyis DBS-t (deep brain stimulation) alkalmaztak az előrehaladott Parkinson-kór tüneteinek kezelésére azoknál a betegeknél, akiknél a gyógyszerek önmagukban már nem voltak hatásosak. A módszer lényege, hogy egy pacemakerhez hasonló eszköz elektromos impulzusokat juttat az agy kulcsfontosságú területeire. Ez a célzott stimuláció csökkentheti a remegést és a merevséget, és korlátozhatja az önkéntelen, vonagló mozgásokat, amelyek az évekig tartó gyógyszeres kezelés után is megmaradnak. Bár a DBS hatékony terápiának bizonyult e tünetek kezelésére, mégsem tökéletes.

“Az orvosok a DBS elektródákat vagy a nucleus subthalamicusba vagy a globus pallidusba, az agy két, a mozgással szorosan összefüggő struktúrájába helyezik” - nyilatkozta a cikk első szerzője Dennis Turner, a Duke University School of Medicine idegsebész, neurobiológus és biomérnöki professzora.

“A beteg tüneteitől függően mindkét hely önmagában is előnyös, de úgy véltük, hogy az elektródák mindkét helyre történő elhelyezése kiegészítheti egymást, és segíthet csökkenteni mind a gyógyszeradagokat, mind a mellékhatásokat.”

A stimulált agyterületek bővítésén túl a kutatócsoport azt is meg akarta vizsgálni, hogy az adaptív DBS-nek nevezett technika hatékonyabbá teheti-e a rendszerüket. A hagyományos DBS-ben az orvos beállítja a legfontosabb elektromos paramétereket, például az amplitúdót, az impulzusfrekvenciát és az impulzus időtartamát, hogy a lehető legjobban kezelje a tüneteket, miközben minimalizálja a mellékhatásokat. Ezek a paraméterek a beteg reakciójától függően napokig, hetekig, hónapokig vagy akár évekig változatlanok maradhatnak. Ezek a változatlanul hagyott paraméterek azonban messze nem optimálisak a beteg különböző tevékenységei során.

“A Parkinson-kórral élő betegeknél a gyógyszerezéstől vagy az aktivitási szinttől függően változik az igényelt stimuláció mértéke. Például egy betegnek lényegesen intenzívebb stimulációra van szüksége, ha a lányát kíséri az oltárhoz az esküvőjén, mintha csak tévét nézne. Az adaptív rendszer olyan, mint egy intelligens termosztát az irodában, amely a kinti hőmérséklet alapján módosítja a rendszer aktivitását.”

A testreszabott megközelítés megvalósításához a csapat a Medtronic orvostechnikai eszközgyártó cég által biztosított kísérleti eszközökkel dolgozott, hogy saját adaptív DBS-technikát dolgozzon ki. A készüléket úgy programozták, hogy érzékelje és rögzítse a beteg kulcsfontosságú biomarkereit és agyi aktivitását. Ezek alapján a kutatók olyan rendszert fejlesztettek ki, amely képes automatikusan beállítani a stimuláció paramétereit, hogy a nap folyamán optimális tünetmentességet biztosítson.

A csoport a Duke University Medical Centerben végzett kis elemszámú klinikai vizsgálatban összesen hat, 55 és 65 év közötti betegen tesztelte módszerét. Először két éven át monitorozták és tesztelték, hogy a standard, folyamatos DBS alkalmazásával a nucleus subthalamicus és a globus pallidus stimulálása mennyire hatékony. Az eredményeket a betegek visszajelzéseivel kiegészítve értékelték, nyomon követve azt is, hogy a beteg mennyi ideig tudott mozogni anélkül, hogy önkéntelen mozgásokat tapasztalt volna, valamint rögzítették, hogy a beteg mennyire tudta csökkenteni a gyógyszereit anélkül, hogy tüneteket tapasztalt volna.

Ez idő alatt a csapat kísérleteket is végzett annak érdekében, hogy milyen tényezők alapján igazítsa be egy adaptálható DBS-rendszer paramétereit. A kutatók az agyi aktivitás egy bizonyos frekvenciáját, az úgynevezett béta-oszcillációkat vizsgálták a subthalamicus magban. Korábbi kutatások kimutatták, hogy a béta-oszcillációk magas szintje összefügg a Parkinson-kór legtöbb esetében megfigyelhető lassú, megtorpanó mozgással.

“Különböző intenzitású stimulációt tudtunk tesztelni, hogy meghatározzuk a béta-oszcillációnak azt az optimális szintjét, amely különböző körülmények között javítja a tüneteket” - fejtette ki Stephen Schmidt a kutatás-fejlesztést vezető mérnök. “Ez segített az adaptív DBS kezdeti beállításainak meghatározásában, és lehetővé tette számunkra, hogy összehasonlítsuk, hogyan működött az adaptív és a standard DBS otthoni körülmények között.”

Az első eredmények két évnyi kutatást követően születtek meg. A kutatók azt figyelték meg, hogy a nucleus subthalamicus és a globus pallidus egyidejű stimulációja hatékonyabban javította a motoros tüneteket, mintha csak az egyik régiót célozták volna meg. Ezen felül kimutatható volt, hogy az adaptív DBS kevesebb stimulációt alkalmazott ugyan, mégis célzottabban, pontosabban tette ezt.

A kezdeti sikereken felbuzdulva a csapat az adaptív mélyagyi stimuláció további optimalizálását és újabb teszteket tervez a klinikai vizsgálatok következő szakaszában.

“Ebben a megközelítési stratégiában nagy lehetőségek rejlenek: a DBS-t személyre szabottabb és elegánsabban alkalmazható terápiává tehetjük” - mondta Grill. “Ez egy nagyon ígéretes kutatás a DBS területén, és nem jöhetett volna létre a hat résztvevő nélkül, akik beleegyeztek, hogy alávetik magukat ennek a kísérleti munkának, valamint családtagjaik és gondozóik nélkül. Hálásak vagyunk, amiért hozzájárultak erőfeszítéseink sikeréhez.”

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Engineering a more elegant deep brain stimulation therapy for Parkinson's

At home adaptive dual target deep brain stimulation in Parkinson disease with proportional control

Irodalmi hivatkozás:

Stephen L Schmidt et al, At home adaptive dual target deep brain stimulation in Parkinson disease with proportional control, Brain (2023). DOI: 10.1093/brain/awad429