Stageverslag Sander Bus, verslag DBS-onderzoek | parkinson-vereniging.nl

A A
Meer

Stageverslag Sander Bus, verslag DBS-onderzoek

Verslag DBS-onderzoek Chicago

Geplaatst op 22 november 2016
Door: Sander Bus

De onder- en bovengrens van de subthalame nucleus, welke MRI-sequentie geeft dit het beste weer? Een vergelijkende studie middels intra-operatieve CT.

Diepe hersenstimulatie (deep brain stimulation, DBS) is een chirurgische behandeling voor de ziekte van Parkinson, waarbij elektroden in diep gelegen hersenkernen worden geplaatst. Een van die kernen is de subthalame nucleus (STN). Patiënten die veel last ondervinden van de motorische symptomen (zoals beven, traagheid, spierverstijving), of hinderlijke bijwerkingen ondervinden van hun medicatie, kunnen veel baat hebben bij deze behandeling. De eerste keer dat DBS op een Parkinsonpatiënt werd toegepast in Nederland was in de jaren ’90. Hoewel het dus een relatief ‘jonge’ behandeling betreft, volgen de ontwikkelingen elkaar snel op. Zo is de behandeling inmiddels niet alleen meer voorbehouden aan patiënten in een vergevorderd stadium van de ziekte, maar weten we nu ook dat patiënten in een vroeger stadium veel baat kunnen hebben van de operatie. Dat is een goede ontwikkeling, aangezien kwaliteit van leven het belangrijkste is in de behandeling van deze (tot op heden) ongeneselijke ziekte.

De operatie bestaat uit een aantal stappen. Allereerst wordt de hersenkern, in dit geval de STN, met behulp van MRI-scans afgebeeld. Op basis van deze scans wordt de precieze plek bepaald in deze kleine, olijfvormige, hersenkern waar de elektrode(n) geplaatst wordt. Deze scans zijn ook belangrijk om een veilig traject door de hersenen te kiezen, zodat belangrijke structuren (zoals bloedvaten) omzeild kunnen worden. Op de dag van de operatie wordt een metalen richtstoel, ofwel het stereotactische frame, op het hoofd van de patiënt geschroefd. Met het frame bevestigd op het hoofd wordt een CT-scan gemaakt. Deze scan kan met speciale software gefuseerd worden met de eerder gemaakte MRI-beelden. Het samenvoegen van deze beelden maakt het mogelijk om de hersenen weer te geven in de vorm van een 3-dimensionaal coördinatenstelsel, een soort plattegrond. Vervolgens worden twee kleine gaten in de schedel geboord (in het geval van een dubbelzijdige operatie) en worden de elektroden voorzichtig de hersenen binnen geleid. Omdat het belangrijk is om tijdens de operatie precies te weten waar de elektroden zich bevinden, wordt er in veel centra gewerkt met micro-elektroden. Deze kleinere elektroden meten hersenactiviteit. Het meten van de hersenactiviteit met de micro-elektroden wordt ook wel ‘micro-electrode recording’ (MER) genoemd. De STN geeft een heel typisch elektrisch signaal af. Sterker nog, het specifieke doelwit in de STN reageert op beweging van de ledematen. De activiteit neemt dan toe. Tijdens de operatie beweegt de neuroloog de ledematen van de patiënt, als de cellen in de STN actiever worden geeft dat informatie over de plek waar elektrode zich bevindt. Een andere methode om tijdens de operatie te bepalen waar de elektroden zich bevinden is door een MRI- of CT-scan te maken tijdens de operatie. Deze technieken zijn kostbaar, vergen gespecialiseerde expertise en worden momenteel in Nederland nog niet gebruikt.

Micro-elektroden kunnen naast het meten van hersenactiviteit ook kleine hoeveelheden stroom afgeven. Dit is minder sterk dan de elektriciteit die de uiteindelijke elektrode kan geven, maar het geeft het team wel een indicatie van het klinische effect van de elektrische stimulatie. Misschien nog wel belangrijker is dat je hiermee ook kan zien wat de bijwerkingen zijn van stimulatie. De balans tussen het therapeutisch effect en het bijwerkingenprofiel moet voldoende ruimte geven voor de latere programmering van de elektrode. Om de elektrische activiteit in de hersenen en het bijwerkingen profiel goed te evalueren, wordt de operatie uitgevoerd onder plaatselijke verdoving in een verder wakkere patiënt. Zodra de beste plek is bepaald wordt de definitieve elektrode ingebracht. Tot slot wordt de elektrode bevestigd aan een batterij dat in een kastje onder het sleutelbeen wordt geplaatst.

Het opereren onder plaatselijke verdoving maakt dat de operatie door patiënten als zwaar wordt ervaren. Het opereren onder algehele narcose zou de operatie wat dat betreft minder belastend maken. Nadeel van opereren onder algehele narcose is dat de hersenactiviteit wordt ‘gedempt’. Een ‘slapende’ patiënt kan je bovendien niet vragen naar de effecten of bijwerkingen van proefstimulatie. Hierdoor verliezen we de mogelijkheid om tijdens de operatie te beoordelen of de stimulatie effectief is en wat de bijwerkingen zijn. De operatie onder algehele narcose uitvoeren kan pas als we dezelfde mate van nauwkeurigheid kunnen garanderen. Uit onderzoek is gebleken dat de nauwkeurigheid van plaatsing invloed heeft op het lange termijneffecten van de behandeling.

Nieuwe technologische ontwikkelingen hebben ertoe geleid dat de STN beter kan worden weergegeven. Naast de veelgebruikte T2-gewogen MRI-scan wordt de SWI (Susceptibility Weighted Imaging) als een veelbelovende techniek beschouwd. Beide sequenties zijn gevoelig voor de ijzersamenstelling in het lichaam. Of de STN zoals we die op de SWI zien overeenkomt met de STN die we tijdens de operatie meten is nog niet geheel opgehelderd. Hetzelfde geldt voor de vraag hoe deze techniek zich verhoudt tot de veelgebruikte T2-gewogen scan.

Om deze vraag te beantwoorden heb ik 9 maanden in Chicago onderzoek gedaan aan Rush University Medical Center. Rush is een toonaangevend centrum op het gebied van DBS en Parkinson onderzoek. Rush beschikt over een intra-operatieve CT-scanner (figuur 1), waardoor het mogelijk is om tijdens de operatie de positie van de elektroden te beoordelen (figuur 2). Het gebruik van een intra-operatieve CT-scanner is wereldwijd beperkt tot een aantal gespecialiseerde centra en wordt in Nederland nog niet gebruikt. Een belangrijk voordeel van deze techniek is dat je zo nodig tijdens de operatie de positie van de elektroden kan controleren en zo nodig aanpassen. Door het fuseren van de intra-operatieve beelden met de pre-operatieve (MRI en CT) beelden kunnen we beoordelen waar de (micro)elektroden zich bevinden.

Mijn onderzoek heeft de representatie van de STN op pre-operatieve T2 en SWI-sequenties vergeleken met het elektrische signaal dat de STN afgeeft tijdens de operatie. We hebben specifiek gekeken naar de onder en bovengrens van de hersenkern. Als we de operatie onder algehele narcose willen uitvoeren is het belangrijk dat de STN, zoals we die op de MRI kunnen zien (MRI-STN), overeenkomt met de elektrofysiologische STN (MER-STN) die we vinden tijdens de operatie. Door het gebruik van de intra-operatieve CT-scanner kunnen we de micro-elektroden visualiseren tijdens de operatie en de positie van deze elektroden vervolgens projecteren op de MRI-scans. Dit maakt het mogelijk de MRI-STN met de MER-STN, momenteel de gouden standaard, te vergelijken.

Uit de resultaten van het onderzoek valt op te maken dat de bovengrens van de STN in 67% (T2) en 57% (SWI) van de gevallen overeenkomt met typische STN-activiteit. De ondergrens correspondeert slechts in 27% (T2) en 23% (SWI) van de gevallen met typische STN-activiteit. Dit zijn lage waarden en geeft meteen de beperking aan van beide MRI-sequenties, namelijk het onvermogen om nauwkeurig het onderscheidt te maken tussen de twee aan elkaar grenzende ijzerrijke structuren: de STN en de daaronder gelegen substantia nigra (SN). Deze grens tussen de STN en de SN is belangrijk omdat dit als de ideale diepte wordt beschouwd om de elektrode te plaatsen.

De conclusie van mijn onderzoek is dat voorzichtigheid moet worden geboden als we puur op basis van MRI de elektrodes willen plaatsen. Beide grenzen van de MRI-STN, met name de belangrijke ondergrens, komen frequent niet overeen. Hoewel de T2-sequentie het net iets beter lijkt te doen, zullen verbeteringen van de huidige SWI-technieken deze sequentie relevant houden. De resultaten van dit onderzoek lijken te suggereren dat er nog steeds een rol is weggelegd voor intra-operatieve verificatie van (micro)elektroden, door middel van een scan, elektrofysiologische metingen (MER) of een combinatie van beide. In ieder geval tot dat de huidige (beeldvormende) technieken beter zijn geworden. Op het moment van schrijven zijn de eerste onderzoeken met geavanceerdere beeldvormende technieken begonnen. Hetzelfde geldt voor studies die de nauwkeurigheid en de lange termijneffecten van STN-DBS onder narcose beschrijven.

De resultaten van mijn onderzoek worden gepubliceerd in een internationaal wetenschappelijk tijdschrift gericht op bewegingsstoornissen en diepe hersenstimulatie. Wij hopen met dit onderzoek een bijdrage te hebben geleverd aan de complexe zorg voor patiënten die lijden aan de ziekte van Parkinson en andere bewegingsstoornissen.

Figuur 1. Intra-operatieve CT-scanner

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bovenstaande foto illustreert hoe de intra-operatieve CT-scanner tijdens de operatie staat gepositioneerd. Aan het hoofdeind van de patiënt, achter de ring van de scanner, staat het chirurgisch team. Voor een scan wordt de ring gekanteld richting de voeten van de patiënt (rechts op het plaatje). 

Figuur 2. Illustratie van een intra-operatieve CT-scan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Illustratie van een intra-operatieve CT-scan. De rode lijnen zijn gecentreerd rondom de tip van de micro-elektrode, die als een witte stip oplicht op een CT-scan. De tip van de elektrode wordt hier in drie vlakken weergegeven. Linksboven kijken we van voren tegen het hoofd aan, rechtsboven vanaf de zijkant en het onderste beeld geeft een dwarsdoorsnede van het hoofd en hersenen weer. Met gespecialiseerde software is ieder punt in het beeld gekoppeld aan coördinaten, zodat je een 3-dimensionaal beeld krijgt van waar de elektrode zich bevindt in de hersenen. Het coördinatenstelsel is in dit plaatje niet weergegeven.


Op het gebruik van deze website zijn de gebruiksvoorwaarden van toepassing.
Door het gebruik van de website of het forum gaat u akkoord met de toepasselijkheid van deze voorwaarden. 
Privacy- en cookiepolicy | Opzeggen lidmaatschap