Applicazioni della Neuromodulazione Cerebrale - Casa di Cura Privata del ...
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
Applicazioni della
Neuromodulazione Cerebrale
Sara Marceglia 25 giugno 2015
Centro di Neurostimolazione e Disordini del Movimento,
Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico
Dipartimento di Ingegneria e Architettura
Università degli Studi di Trieste
INDICE
• Principi di Neuromodulazione
• Neuromodulazione invasiva e non
invasiva
• Dalla sperimentazione clinica alla
pratica clinica:
– Neuromodulazione non invasiva: le
indicazioni d’uso della tDCS
– Neuromodulazione invasiva: le nuove
frontiere della aDBS
2
NEUROSTIMOLAZIONE E NEUROMODULAZIONE
VARIAZIONE DI
ECCITABILITÀ
MODULAZIONE DELLA
SINCRONIZZAZIONE
Una corrente elettrica o un DELL’ATTIVITÀ DI
campo elettrico vengono POPOLAZIONI DI
applicati al tessuto neuronale NEURONI
3
PERCHE’ LA NEUROSTIMOLAZIONE ?
•La fisiopatologia di molte condizioni
neuropsichiatriche dipende dalla alterata funzione
di specifiche strutture/aree/sistemi del sistema
nervoso centrale
•La neurostimolazione terapeutica si basa sul
principio di normalizzare tale alterazioni funzionali
per mezzo di tecniche varie di stimolazione focale
dell’area/struttura disfunzionale
4
ESEMPIO: LA NEUROSTIMOLAZIONE NEI DISORDINI
DEL MOVIMENTO
La stimolazione di un
punto qualsiasi può
indurre variazioni
funzionali in tutto il
circuito corteccia-gangli
della base-talamo-
corteccia
5
6
Epidural spinal
Vagus nerve cord
stimulation stimulation
(VNS) (ESCS)
NEUROMODULAZIONE INVASIVA
Deep brain Extradural
stimulation motor cortex
(DBS) stimulation
(EMCS)
NEUROMODULAZIONE NON INVASIVA
Transcranial Magnetic Transcranial Direct Current
Stimulation (TMS) Stimulation (tDCS)
Electro
Spinal cord convulsive
trancutaneous therapy
DCS (ECT)
(tsDCS)
7
TIPOLOGIE DI STIMOLAZIONE
IN IN MONOFASICA BIFASICA
CORRENTE TENSIONE
Impulsi con
Impulsi a Impulsi a Impulsi con la polarità
corrente tensione stessa polarità positiva+polarità
costante costante negativa
Quantità di Treno di onde
Treno di onde
Quantità di quadre formate da
carica varia con quadre
carica costante due impulsi
l’impedenza
STIMOLAZIONE
CATODICA ANODICA MONOPOLARE BIPOLARE
Un elettrodo nel Due elettrodi nel
tessuto, un tessuto da
Il catodo è L’anodo è elettrodo neutro stimolare
posizionato posizIonato
nel tessuto nel tessuto Corrente va La corrente
di interesse di interesse dall’elettrodo nel fluisce da un
tessuto al neutro elettrodo all’altro
8
LA NEUROMODULAZIONE TERAPEUTICA: EFFETTI
NEL TEMPO
Baseline Post 5’ Post 1 mese
DBS tDCS
VNS rTMS
EMCS tsDCS
ESCS ECT
Effetto durante Modificazioni
l’applicazione postume indotte
Applicazione cronica applicazione ciclica
9
LA NEUROMODULAZIONE COME STRUMENTO DI
STUDIO DELLE FUNZIONI CEREBRALI
Neuromodulazione Neuromodulazione
invasiva non-invasiva
• Misura diretta • Misura indiretta
dell’attività dell’attività
neurofisiologica anche (principalmente)
profonda. corticale.
• Studio della variazione • La neuromodulazione
dell’attività locale indotta interferisce con la
dalla stimolazione. normale attività e induce
variazioni fenotipiche.
10Dalla sperimentazione clinica alla pratica clinica:
ADAPTIVE DEEP BRAIN
STIMULATION
11DEEP BRAIN STIMULATION (DBS)
Stimolazione elettrica ad alta frequenza
(100-180 Hz) di strutture target
sottocorticali
12INDICAZIONI TERAPEUTICHE
Indicazioni: consolidate, in TARGET
fase sperimentale e teorica
Parkinson’s disease e
disordini del movimento
Dolore
Epilessia
Disordini neuropsichiatrici
Disordini alimentari
Disordini cognitivi e
demenze (Alzheimer)
Hariz et al., 2013 – Mov Disord 13DBS: UN APPROCCIO MULTIDISCIPLINARE
DBS E RICERCA CLINICA
Ruolo operativo
Definizione intraoperatoria
del target funzionale
ottimale
Ricerca di
Ricerca base
applicata •Studio della
fisiopatologia dei
•Ottimizzazione del
circuiti sottocorticali
trattamento con DBS
nell’uomo
nelle applicazioni già
consolidate •Individuazione di
alterazioni specifiche
•Nuove applicazioni e
nella attività elettrica
nuovi target
correlate alla
patologia trattataLE REGISTRAZIONI NEUROFISIOLOGICHE •Attività di singole cellule •Attività di popolazioni neuronali •Registrazione Intraoperatoria •Registrazione Postoperatoria
LA MICROREGISTRAZIONE INTRAOPERATORIA
- 10 mm
•Microelettrodo impedenza 1MΩ +5 mm
•2-3 attività cellulariMONITORAGGIO INTRAOPERATORIO PER LA
DEFINIZIONE DEL TARGET FUNZIONALE OTTIMALE
LFP INTRAOPERATORI
THALAMUS
MOTOR STN
ASSOCIATIVE STN
18I LOCAL FIELD POTENTIALS
ANALISI DELLE
OSCILLAZIONI
Attività sincrona
presinaptica e postsinaptica Modulazioni di Modulazioni Relazioni tra
di ampie popolazioni di ampiezza di frequenza oscillazioni
neuroni EEG di
profondità – local field
potentials (LFPs)
f2 (Hz)
f1 (Hz)LFP E CONDIZIONE CLINICA DEL PAZIENTE (1)
Priori et al, Exp Neurol 2012LFP E CONDIZIONE CLINICA DEL PAZIENTE (2)
Marceglia et al, Exp Rev Neurother 2011LA DBS CLASSICA: LIMITAZIONI • La stimolazione DBS è somministrata in modo continuo per tutto il giorno, anche se il paziente non ne necessita . • I parametri di stimolazione con cui la DBS è settatano cambiano mai e sono independenti dallo stato clinico del paziente.
DALLA RICERCA ALLA CLINICA: ADAPTIVE DBS
aDBS: evidenze cliniche e proof-of-concept
Razionale
e
evidenze
dalla
letteratura
Primi risultati nell’uomoaDBS: dall’idea alla realizzazione
Sviluppo prototipo Autorizzazione
Idea esterno e test in vitro
Certificazione
Ministeriale Trial ClinicoFase 1: Brevettazione dell’idea
APPARATUS FOR TREATING NEUROLOGICAL DISORDERS BY
MEANS OF CHRONIC ADAPTIVE BRAIN STIMULATION AS A
FUNCTION OF LOCAL BIOPOTENTIALS
Technology object:
• Apparatus for treating neurological disorders by means of adaptive
electro-stimulation retroacted by biopotentials.
• A typical case of application is Deep Brain stimulation for neurological
and neurodegenerative disorders
Inventors:
Alberto Priori, Guglielmo Foffani, Lorenzo Rossi
Assignee:
Newronika S.r.l.
Priority date: October 28th, 2005
European Patent n.: EP1940508
US Patent n.: 8,078,281
Israel Patent n.: 191068Fase 2: sviluppo del prototipo esterno
FilterDBS Radiofrequenza
Stimolazione MicrocontrolloreFase 2: sviluppo del prototipo esterno
•.
1. Schermo LCD: riporta lo
stato di funzionamento in
stand-by del dispositivo e
della batteria, lo stato di
valutazione del segnale
d’ingresso, l’entità della
stimolazione.
2. LED BLU: indica
l’erogazione della DC dovuta
ad un guasto.
3. LED VERDE: indica lo stato
di accensione nello stato di
stimolazione di aDBS.
4. Interruttore di accensione.
5. Connettore per elettrodi di
stimolazione.
6. Connettore per elettrodi di
registrazione.
7. Etichetta riportante le
specifiche tecniche.
8. Alloggiamento delle batterie
9. Batterie.
10. Cavo di connessione per
elettrodi di registrazione
11. Cavo di connessione per
elettrodi di stimolazioneFase 2: sperimentazione in vitro
Fase 3: Certificazione
Il prototipo esterno sviluppato è stato certificato
secondo le normative per le apparecchiature
elettromedicali (EN 60601) a febbraio 2013Fase 4: approvazione da parte del Ministero
Il piano di indagine clinica per
valutare sicurezza ed efficacia
della aDBS mediante il prototipo
esterno sviluppato è stato
approvato dal Ministero della
Salute a giugno 2013Fase 5: sperimentazione
• 20 pazienti liberi di muoversi previsti per completare la
sperimentazione
• Viene utilizzato il prototipo esterno
• 120 minuti di test
PROTOCOLLO
SPERIMENTALE
Impianto Definizione
chirurgico Impianto
dei chirurgico
degli parametri Test di aDBS o DBS dello
elettrodi
classica (uno al stimolatore
giorno, con ordine
randomizzato)Fase 5: risultati della sperimentazione
Il sistema aDBS varia
l’intensità di stimolazione
in base alla variazione
della banda beta,
inseguendo lo stato
clinico del paziente
Rosa et al, Mov Disord 2015Fase 5: risultati della sperimentazione
La aDBS controlla le discinesie
(misurati con Rush DRS) meglio
della DBS classica
La aDBS controlla il sintomo
motorio principale del paziente
Rosa et al, Mov Disord 2015 (misurato con UPDRS III) meglio
della DBS classicaProssimo step…
…DISPOSITIVO IMPIANTABILE…
35DBS: conclusioni
• La DBS è una tecnica di neuromodulazione
invasiva consolidata per alcune patologie
• La ricerca clinica in ambito DBS consente di:
– Studiare la fisiopatologia delle strutture
sottocorticale nelle patologie trattate
– Ottimizzare l’impianto degli elettrodi
– Individuare nuovi target e nuove patologie
trattabili
– Sviluppare nuovi dispositivi in grado di
migliorare il trattamento anche nelle patologie
in cui è consolidato
36Dalla sperimentazione clinica alla pratica clinica:
TRANSCRANIAL DIRECT
CURRENT STIMULATION
37tDCS: UNA TECNICA ANTICA Giovanni Aldini (1762-1834) 38
TRANSCRANIAL DIRECT CURRENT STIMULATION
(tDCS)
Sparing R., Mottaghy FM., Methods 44: 329-337, 2008
Correnti continue (DC) a bassa
intensità(LA tDCS MODULA L’ECCITABILITà CORTICALE:
EVIDENZE DIRETTE
40LA tDCS MODULA L’ECCITABILITà CORTICALE:
EVIDENZE INDIRETTE
41tDCS E RICERCA CLINICA Ricerca di base Ricerca applicata •Studio dei meccanismi •Applicazioni terapeutiche d’azione della tDCS •Nuovi target di •Studio dei processi stimolazione (cervelletto, cognitivi nell’uomo stimolaizone spinale)
tDCS: APPLICAZIONI IN NEUROLOGIA (1)
DEMENZA
MOVIMENTO
DISORDINI
DEL
EPILESSIA
43tDCS: APPLICAZIONI IN NEUROLOGIA (2)
STROKE
44tDCS: APPLICAZIONI IN NEUROPSICHIATRIA (1)
DEPRESSIONE
45NEUROPSICHIATRIA ADDICTION SCHIZOFRENIA
INFANTILE
tDCS: APPLICAZIONI IN NEUROPSICHIATRIA (2)
46tDCS PER LO STUDIO DEI PROCESSI COGNITIVI
MORAL JUDGMENT
DECEPTION
LANGUAGE
WORKING-MEMORY
47NUOVI TARGET E NUOVE APPLICAZIONI
Stimolazione spinale in pz con
lesione midollare
Stimolazione cerebellare in pz con atassia
cerebellare
Stimolazione cerebellare in pz
con tremore
48tDCS: DALLA RICERCA ALLA PRATICA CLINICA
Revisione della Addendum:
Progettazione e
letteratura per ottenimento
Ricerca clinica: sviluppo di Certificazione di
dimostrare la dell’indicazione
risultati dispositivi ad- sicurezza
sicurezza e d’uso
hoc
l’efficacia terapeutico
49DALLA RICERCA ALLA PRATICA CLINICA: DISPOSITIVI
PER IL TRATTAMENTO DELLA DEPRESSIONE
Stimolatore portatile programmabile
a corrente continua
per il trattamento della
depressione
L’intento d’uso di tale sistema è il
trattamento della depressione
mediante tDCS, la cui efficacia è stata
dimostrata in letteratura
50DALLA RICERCA ALLA PRATICA CLINICA: DISPOSITIVI
PER IL TRATTAMENTO DEL DOLORE CRONICO
Stimolatore portatile programmabile
a corrente continua
per il trattamento del
dolore cronico
L’intento d’uso di tale sistema è il
trattamento del dolore cronico mediante
tDCS, la cui efficacia è stata dimostrata in
letteratura.
51DALLA RICERCA ALLA PRATICA CLINICA: DISPOSITIVI
PER LA RIABILITAZIONE POST-STROKE
Stimolatore portatile programmabile
a corrente continua
per il trattamento del paziente durante la
riabilitazione post-ictus
L’intento d’uso di tale sistema è il
trattamento dei pazienti durante la
riabilitazione post-ictus mediante tDCS, la
cui efficacia è stata dimostrata in letteratura.
52tDCS: conclusioni
• La tDCS è una tecnica attualmente in fase di
studio
• La letteratura dimostra una fiorente attività
di ricerca clinica volta a:
– Studiare i meccanismi d’azione della tDCS
– Studiare dei processi cognitivi nell’uomo
– Trovare nuove applicazioni terapeutiche
– Studiare nuovi target di applicazione
• Grazie agli studi clinici in corso, la tDCS ha
avuto l’approvazione come indicazione d’uso
nella depressione, nel dolore cronico e nella
riabilitazione post-ictus
CONTATTI:
Sara.marceglia@policlinico.mi.it
53CONCLUSIONI
• La neuromodulazione invasiva e non invasiva
ha diverse applicazioni terapeutiche in
neurologia e neuropsichiatria
• La neuromodulazione costituisce
un’opportunità di ricerca clinica, sia di base
sia applicata
• La ricerca clinica in ambito di
neuromodulazione ha avuto diverse ricadute
nella pratica clinica in termini di:
– Nuovi dispositivi
– Nuove procedure
– Nuove indicazioni d’uso
54Puoi anche leggere
