3d-karte der menschlichen hirnstamm könnte tiefe hirnstimulation sicherer machen


3d-karte der menschlichen hirnstamm könnte tiefe hirnstimulation sicherer machen

Tiefe Hirnstimulation - die Implantation von Elektroden in spezifische Hirnareale zur Regulierung abnormer Impulse - wird verwendet, um eine Anzahl von Bewegungsstörungen zu behandeln, obwohl die Bestimmung der genauen Zielgebiete für die Elektroden sich als schwierig erweisen kann. Jetzt haben Forscher von Duke Medicine eine hochauflösende 3D-Karte des menschlichen Hirnstamms geschaffen, die sie sagen, dass sie Chirurgen bei der Durchführung des Verfahrens helfen könnten, was es für Patienten sicherer macht.

Forscher haben eine 3D-Karte des Dentatorubrothalamus-Traktes erstellt - ein Weg im Thalamus - das könnte helfen, tiefe Hirnstimulation Chirurgie zu helfen und machen es sicherer.

Bildnachweis: Duke Medicine

Dr. Nandan Lad, vom NeuroOutcomes Center bei Duke, und die Kollegen veröffentlichen die Details ihrer Karte in der Zeitschrift Menschliche Gehirnmapping .

Deep Brain Stimulation (DBS) ist ein Verfahren zur Behandlung von Parkinson-Krankheit, Dystonie, wesentliche Tremor und einige andere neurologische Bedingungen, die die Bewegung eines Individuums beeinflussen. Es wird normalerweise Patienten gegeben, die nicht in der Lage sind, ihre Symptome mit Medikamenten zu kontrollieren.

Während des Eingriffs wird ein Chirurg dünne Metallelektroden in Bereiche des Thalamus des Patienten - die Region, die die motorischen Funktionen kontrolliert - implantieren, von denen angenommen wird, dass sie an der Auslösung der Symptome des Patienten beteiligt sind. Die implantierten Elektroden erzeugen elektrische Impulse, die entweder abnorme regulieren oder bestimmte Zellen oder Chemikalien stimulieren, um Symptome zu lindern.

Um Hirnziele für die Elektroden während des DBS zu finden, setzen viele Neurochirurgen auf niedrigere Auflösungs-Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT), kombiniert mit geographischen Koordinaten, die sie zum Dentatorubrothalamus (DRT) des Thalamus führen.

Allerdings merken Dr. Lad und Kollegen, dass Neurochirurgen oft die Elektroden während der DBS entfernen und wieder einsetzen müssen, um Impulsfrequenzen zu testen und die für die Symptome verantwortlichen Bereiche zu finden.

Wiederholtes Entfernen und Wiedereinsetzen von Elektroden kann riskant sein; Jedes Mal, wenn eine Elektrode bewegt wird, muss ein Neurochirurg durch empfindliches Hirngewebe navigieren. Dies kann das Risiko von Komplikationen für den Patienten, einschließlich Hämorrhagie, Krampfanfälle und beeinträchtigtes Gedächtnis erhöhen.

Das Duke-Team sagt, dass ihre neuartige Karte dazu beitragen könnte, diese Risiken auszurotten. "Diese Karte wird uns vielleicht helfen, das optimale Ziel zum ersten Mal zu erreichen", sagt Dr. Lad. "Es könnte die Probe und den Fehler beseitigen und die Operation sicherer machen."

3D-Karte 1.000 mal detaillierter als klinische MRT

Um die Karte zu erstellen, benutzten die Forscher einen 10-tägigen Scan eines postmortem Gehirns von einem gesunden Spender. Der Scan wurde mit einem 7-Tesla-MRI-System aufgenommen.

Als nächstes verwendete das Team eine MRT-Technik namens Diffusionstraktographie, um den Scan in eine 3D-Karte des menschlichen Hirnstamms umzuwandeln, die mit Hilfe eines "Hochleistungs-Computing-Clusters" an die Gehirnanatomie jedes einzelnen Individuums skaliert werden kann.

Laut dem hochrangigen Studienautor G. Allan Johnson, Direktor des Duke Centers für In-Vivo-Mikroskopie, produziert die Karte Bilder, die 1.000 Mal detaillierter sind als eine klinische MRT.

"Du kannst die Nervenfasern im Gehirn sehen", fügt er hinzu, "wie sie sich kreuzen, und die Feinheiten des Kontrastes zwischen grauer und weißer Materie im Gehirn weit darüber hinaus, was ein klinischer Scan bieten könnte."

Das Team testete die Karte auf 12 Patienten, die bereits erfolgreiche DBS für Zittern unterzogen hatten. Sie nutzten die Karte, um die Zielbereiche für die Elektrodenplatzierung bei jedem Patienten zu lokalisieren, wobei die identifizierten Bereiche mit denen verglichen wurden, in denen die Elektroden bereits platziert waren.

Über alle Probanden stimmten die von der Karte entnommenen Elektrodenplatzierungsvorhersagen 22 der 24 Elektroden, die erfolgreich platziert wurden.

Das Team glaubt, dass ihre Ergebnisse Versprechen für die Verbesserung der Ergebnisse für Patienten, die sich DBS, und sie planen, eine prospektive Studie, um weiter zu untersuchen, die Wirksamkeit des 3D-Modell in der Führung DBS-Chirurgie.

Was ist mehr, sie sagen, ihre Studie könnte die Tür zu neuen Behandlungen für eine Reihe von anderen Bedingungen zu öffnen. Lead-Studie Autor Dr. Evan Calabrese erklärt:

Wir haben jetzt einen Führer, um diese komplexen neuronalen Verbindungen visualisieren zu können, die sonst unmöglich zu sehen wären. Dies wird uns helfen, weiterhin Anwendungen für Behandlungen von Alzheimer-Krankheit, neuropathischen Schmerzen, Depressionen und sogar Zwangsstörungen zu erforschen."

Im September 2014, Medical-Diag.com Berichtete über eine klinische Leitlinie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Neurochirurgie , In denen Experten empfehlen DBS für Patienten mit Zwangsstörungen (OCD), die nicht auf Medikamente reagieren.

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