< Terug naar vorige pagina

Project

Multimodale beeldvorming-gestuurde transcraniële magnetische stimulatie voor het aflijnen van eloquente corte bij neurochirurgische patiënten en bij de behandeling van refractaire partiële epilepsie

Inleiding
De doelstellingen van deze thesis waren het klinisch valideren van het aflijnen van de motorische en taalfuncties met transcraniële magnetische stimulatie (TMS) en het behandelen van medicatie-refractaire focale epilepsie door middel van multimodale beeldvorming-gestuurde repetitieve TMS.
Elk jaar worden in België meer dan 65 000 mensen gediagnosticeerd met kanker, waarvan ongeveer 10-25% uitzaaiingen naar de hersenen zullen krijgen in de loop van het ziekteproces. Een deel van die letsels zal geopereerd moeten worden, vooral als het slechts om een enkele uitzaaiing gaat,
wat het geval is in ongeveer de helft van de patiënten.18 Hersentumoren die ontstaan in de hersenen zijn zeldzamer, met een aan de leeftijd aangepaste incidentie van 21,42 per 100 000.19 Ook bij bepaalde vormen van epilepsie kan een operatie een goede optie zijn en ongeveer 1 600 nieuwe patiënten per jaar zouden in België eigenlijk geëvalueerd moeten worden om na te gaan of een operatie een optie is.
Bij een operatie is het doel niet alleen om het letsel te verwijderen, maar ook om te zorgen dat mensen normaal kunnen blijven functioneren, met onder andere een normale motoriek en spraak.
Kennis van de anatomie en de functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) worden gebruikt om een inschatting te maken van het risico op functionele uitval door een operatie.
Door de veranderde anatomie bij een tumor en door verminderde betrouwbaarheid van fMRI bij een tumor, is deze inschatting allesbehalve perfect. Als er ingeschat wordt dat een operatie mogelijk is, zal er daarom gekozen worden om een rechtstreekse stimulatie van de hersenen uit te voeren d.m.v. directe elektrische stimulatie van de hersenen. Dat zal gebeuren tijdens wakkere chirurgie, in het bijzonder voor operaties in de buurt van de taalzones. Dat is echter niet mogelijk bij elke patiënt en bovendien maakt het de operatie gecompliceerder en zijn er ook bij deze test vals-positieve en vals-negatieve bevindingen. Deze informatie is ook alleen beschikbaar tijdens de operatie zelf,
niet vooraf. Het aflijnen van belangrijke hersengebieden op basis van TMS is dan ook een aantrekkelijk, niet-invasief alternatief. Dat werd in deze thesis verder onderzocht, zowel voor motoriek als voor taal.
Bij patiënten met epilepsie die aanvallen blijven hebben ondanks een goede behandeling met medicatie en voor wie opereren geen optie is, zijn alternatieve behandelingsmogelijkheden noodzakelijk. Een herhaling van een bepaald patroon van TMS kan de balans tussen prikkelbaarheid en onderdrukking van het hersenimpulsen veranderen; deze techniek wordt repetitieve TMS (rTMS) genoemd. Op die manier zou het een zinvolle optie kunnen zijn voor de behandeling van epilepsie.
Er was tegenstrijdige informatie over de effectiviteit van de behandeling voor we aan de experimenten in deze thesis begonnen. Om nog meer te leren over rTMS en het onderzoek in de toekomst vooruit te helpen, gebeurden er ook FDG-PET-scans voor de start en na elke behandeling om meer informatie te krijgen over veranderingen in hersenmetabolisme.

rTMS in de behandeling van epilepsie
We hebben een gerandomiseerde studie uitgevoerd met drie behandelingsarmen: actieve behandeling met achtvormige TMS-spoel, actieve behandeling met ronde TMS-spoel en een namaak TMS-spoel als controle-conditie. Elke patiënt onderging elke behandeling in een willekeurige volgorde. De patiënten en studiemedewerkers die het effect opvolgden, waren geblindeerd voor welke spoel er gebruikt werd in welke volgorde. 11 patiënten met goed omlijnde focale epilepsie werden geïncludeerd. rTMS (0.5 Hz) werd toegepast op de focus tijdens elk van de drie condities. Stimulatie was onder de vorm van 1 500 stimulaties per dag gedurende 10 weekdagen aan 90% van de motorische drempel in rust, gevolgd door een observatieperiode van 10 weken.
Geen van de deelnemers had een 50% vermindering van de aanvalsfrequentie. Geobserveerde nevenwerkingen waren een toename van de aanvallen na een initiële vermindering van de aanvallen (bij één patiënt) en een toename van de aanvalsfrequentie tijdens en kort na de behandeling (hoewel de toename over 1 maand en 12 weken beschouwd niet statistisch verhoogd was).
De FDG-PET-scans toonden dat rTMS een meetbare verandering in hersenmetabolisme veroorzaakt in patiënten met epilepsie. De veranderingen waren echter niet eenduidig. In drie van de acht en vijf van de negen behandelingen met achtvormige en ronde spoel respectievelijk, werd er een verminderde activiteit gezien rond de plaats die gestimuleerd werd. Vermeerdering van de activiteit in de stimulatieregio werd gezien in één patiënt na gebruik van de achtvormige en vier na gebruik van de ronde spoel. Die veranderingen waren er alleen na actieve stimulatie en konden nog steeds, maar in mindere mate, gezien worden wanneer de volgende scan na nep-stimulatie gebeurde, wat erop lijkt te wijzen dat de effecten van rTMS op metabolisme minstens 12 weken aanhouden. Verspreide veranderingen op afstand van de stimulatieplaats werden ook gezien.

TMS-gebaseerde aflijning van motorische functies en taalfuncties
In onze studie naar de TMS-gebaseerde aflijning van de motorische cortex, hebben we verschillende modellen gecreëerd en geanalyseerd. Om de hele oppervlakte van de motorische cortex representatief af te lijnen, leek het model dat gebaseerd is op het gewogen gemiddelde van de berekende geïnduceerde elektrische velden in een realistisch hoofdmodel het beste. De optimale drempel om die te tonen was 40% van de maximale waarde voor het anisotroop model en 50% voor het isotroop model. Voor klinische toepassingen raden we echter aan om verschillende drempels te gebruiken, wat een voordeel is van deze map: een hoge drempel zal het centrum tonen en een lage drempel de uitgebreidheid van de motorische cortex representatie. Regio’s met hoge waardes hebben een grote kans om hoog-amplitude motorische geëvoceerde potentialen op te wekken.
Voor het aflijnen van de taalfunctie hebben we vernieuwde opstellingen en analysemethodes ontwikkeld en getest. Het automatische spraakherkenningsalgoritme kon zowel wanneer er gesproken werd, als wat er gezegd werd onderscheiden, ook al was er de luide storing van de TMS-ontladingen. Het algoritme was gebruiksvriendelijk, betrouwbaar en had een hoge accuraatheid (90%) en specificiteit bij gezonde vrijwilligers. Bij de drie patiënten in de studie was de accuraatheid 61%. Een TMS-reactietijd-gebaseerd waarschijnlijkheidsmodel van de locatie van de taalcortex werd gecreëerd voor elk van de patiënten en waren in overeenstemming met de anatomische kennis en de DCS gegevens. Bij één patiënt leek het model de tijdelijke, ernstige achteruitgang van de spraak te voorspellen. In deze patiënt toonde de DCS niets aan. Een vertraging in reactietijd door TMS bij verder correct benoemde voorwerpen lijkt dus een belangrijke parameter om te onderzoeken bij het aflijnen van de taalfuncties.

Conclusie
We hebben een bijdrage geleverd aan de kennis over TMS-gebaseerde aflijning van de motorische cortex. De betrouwbaarheid van deze test lijkt momenteel voldoende om dit functioneel onderzoek deel te laten uitmaken van de klinische praktijk.
De bijdragen aan het aflijnen van de taalgebieden zouden toekomstige studies over het onderwerp moeten vereenvoudigen door de beschikbaarheid van een automatisch spraakherkenningsalgoritme. Ook hebben we een nieuwe richting uitgestippeld voor verder onderzoek: het gebruik van TMS-geïnduceerde toename van de reactietijden bij correct benoemde voorwerpen zou een relevante parameter kunnen zijn om taalgebieden af te lijnen.
In de ontwikkeling van rTMS als een behandeling voor epilepsie hebben we een negatieve studie gepubliceerd. Hoe het in de toekomst verder moet werd geanalyseerd temeer omdat er ook interessante gegevens uit het PET-onderzoek werden verzameld over veranderingen in metabolisme door deze therapie.

Datum:1 aug 2012 →  11 jun 2019
Trefwoorden:Transcranial magnetic stimulation, transcranial magnetic stimulation
Disciplines:Neurowetenschappen, Biologische en fysiologische psychologie, Cognitieve wetenschappen en intelligente systemen, Ontwikkelingspsychologie en veroudering
Project type:PhD project