この記事では、アルツハイマー病患者における経頭蓋パルス刺激の手順について説明します。その適応症、方法論、将来の展望について詳細に論じています。
経頭蓋パルス刺激療法(TPS)は、アルツハイマー病(AD)の治療のためのConformitéEuropéenne(CE)マーキングによる非侵襲的神経調節療法です。初期のパイロット研究では、認知機能に対する有望な効果が実証されています。この記事では、MRIガイド下ニューロナビゲーションTPSデバイスを使用してAD患者を治療する手順に焦点を当てています。このために従うべきプロトコルは、必要な手順やデバイス設定など、詳細に説明されています。また、これまでに発表された代表的な臨床結果の概要も紹介します。認知と情動の有意な臨床的改善に加えて、有害事象(AE)と可能性のあるデバイス有害事象(ADE)が提示され、安全性データが提供されます。最後に、その方法について批判的に議論します。将来的には、プラセボの影響を除外するためにランダム化比較試験を実施する必要があります。また、現在、より多くの患者を対象とした長期研究も不足しています。これらの未解決の問題にもかかわらず、TPSは、制御された科学的に誘導された環境で使用された場合、アルツハイマー病患者の補助治療としての可能性を秘めています。
非侵襲的脳刺激療法(NiBS)技術は、認知症研究への関心の高まりの焦点となっており、神経変性疾患に関連する認知障害および機能障害を軽減するための潜在的な治療戦略を提供しています。蓄積された証拠は、NiBSがアルツハイマー病(AD)患者の認知機能を強化したり、状態のさまざまな段階で認知機能の低下を遅らせたりできることを示唆しています1,2。これらの技術の中で、経頭蓋パルス刺激(TPS)は、皮質表面だけでなく、脳の深部領域でも、高度に焦点を絞った正確に標的を絞った脳刺激を提供する能力で特に注目に値します3,4。TPSに関連する副作用はまれで、重症度は中等度で、一過性です3,5。
整形外科や循環器病学の分野で開発された当初、超音波治療や体外衝撃波療法(ESWT)は、組織の治癒を促進し、血流を改善することが示されています。整形外科では、ESWTは特に腱鞘障害や骨治癒の問題などの筋骨格系疾患の治療に適用されましたが、心臓病学では、血管の健康への影響について調査されました6,7。TPSは、特にアルツハイマー病の研究において、神経学的応用に適応しており、認知機能低下と機能障害に対処する上で有望であることが示されています8,3,4。この手法は、このチュートリアル5のワーキンググループのパイロットデータで示されているように、衝撃波を使用してアルツハイマー病患者の症状を緩和します。衝撃波は、高周波の交互荷重を伴わないという点で超音波と異なる9。図1に示すように、生成された衝撃波プロファイルは、超音波の高周波振幅特性とともに、TPS中の特異な圧力パルスとそれに続く振幅の平坦化を明確に示しています。高周波の交互応力により、超音波のエネルギーが組織に吸収され、衝撃波では観察されない効果である組織の温暖化につながる可能性があります。他のアプリケーションでは、高エネルギーの衝撃波が使用されますが、TPSでは、組織に導入されるエネルギーは低エネルギーです9。アルツハイマー病に対する潜在的な影響は、アルツハイマー病レジストリを確立するコンソーシアム(CERAD)3の改善、およびいくつかの領域における皮質の厚さの増加10およびMRネットワーク接続性の変化11として最初に報告されました。
TPSの作用機序は現在調査中であり、この非侵襲的技術が細胞レベルで脳活動を調節し、神経可塑性を高め、認知機能を改善する可能性のある機械伝達プロセスを引き起こす可能性があることに研究が焦点を当てています3,4。衝撃波療法では、物理的エネルギーが限局性組織領域に作用し、機械伝達12を誘導し、成長因子13,14および一酸化窒素15の放出を刺激する。これらの効果は、次に、血液循環を促進し、新生血管新生を促進することができます16。
TPSの目標は、安全で症状の改善につながる可能性のある追加療法を提供することです。刺激領域には、両側前頭皮質、両側外側頭頂皮質、拡張楔前皮質、および両側側頭皮質が含まれます。通常の治療プロトコルは、最初の治療サイクルとして、2週間にわたって6,000パルスの6回のセッションで構成されています。
この手順は、一過性の中程度の主観的重症度を特徴とするセッションの約4%で有害事象が報告されており、デバイス関連有害事象(ADE)との明確な因果関係がないため、安全であると考えられています5。
これらの初期結果は有望ですが、研究者や臨床医にとって、TPSが特定のアプリケーションに適しているかどうかを評価することが重要です。考慮すべき要素には、アルツハイマー病の病期、他の治療に対する患者の反応、専門家の指導の下でTPSを安全に投与できる施設の利用可能性が含まれます。アルツハイマー病の初期から中等度の段階にある個人にとって、TPSは最小限の副作用で潜在的な認知上の利点を提供する可能性がありますが、まだ単独の治療法とは見なされていません。むしろ、薬理学的介入や認知トレーニングなどの既存の治療法を補完するかもしれません。ランダム化比較試験の結果は、現在まで不足している。しかし、TPSは、制御された使用と科学的探求の下で、アルツハイマー病患者のための追加治療としての可能性を秘めているかもしれません。
TPS治療を受けたすべての患者の分析は、地域医療会議所の倫理委員会(Ärztekammer Nordrhein, Nr. 2021026)によって承認された地域登録簿の一部であった。さらに、すべての患者が治療に対する書面による同意に署名しました。合計11人の患者がTPSで治療されました(男性9人、女性2人、年齢範囲59-77歳、M = 69.82)。治療の前に、すべての患者は詳細なインフォームド コンセント プロセスを受け、その間、NEUROLITH システムによる経頭蓋パルス刺激 (TPS) の潜在的な利点とリスクについて徹底的に知らされました。
1. 患者様の選択と準備
2. 神経心理学的検査
3. 装置・環境の準備
4.高電圧テスト(日常メンテナンス)
5. ハンドピースの準備
6. 新規患者様向けのキャリブレーション
7. 治療領域の設定(オプション)
8. 治療の実施
9. 治療後の手続き
経頭蓋パルス刺激は、このチュートリアルのワーキンググループによって公開された11人の患者(男性9人、女性2人、年齢範囲59〜77歳、M = 69.82)からの制御されていないパイロットデータによって示されるように、アルツハイマー病患者の症状を緩和しました1。刺激された領域には、両側前頭皮質、両側外側頭頂皮質、および拡張楔前皮質が含まれていました。両側側頭皮質がプロトコルに追加されました。治療は、最初の治療サイクルとして2週間にわたって6,000パルスを使用して6回の初期セッションで実施されました。
刺激中の治療プロトコルには、4 Hz、0.20 mJ/mm2、および 6000 パルスが含まれていました。患者様11人中3人(27%)が全75回のセッションのうち3回(4%)で有害事象を報告しました。これらには、顎の痛み(NRS 4/10)、吐き気(NRS 7/10)、眠気(NRS 10/10)が含まれていました。しかし、これらのいずれも24時間以上持続することはなく、すべてがデバイス有害事象(ADE)として刺激に直接起因するわけではなかった。
ベースラインと比較した刺激後のADAS合計スコアには、ベースラインと比較して30.2から25.8に改善した(p = 0.01)と、ADAS-Cogスコアに25.8から23.3に改善した(p = 0.04; 図 5)。一部の患者ではわずかな改善しか見られませんでしたが、患者の最も良い改善は40%であり、ADAS合計スコアで15.76%、ADASコグスコアで8.65%の全体的な改善につながりました(図6)。さらに、ADASテストの自己申告サブスケールで抑うつ症状の有意差が検出されました。片側t検定は、ADASテストの自己報告サブスケールによって測定されたように、抑うつ症状の有意な減少を示しました。刺激前は0.7(SD=1.1)で、刺激後は0.2(SD=0.4;t(8)=1.859、p<0.01)に減少した。
主観的な評価尺度は、2 週間の治療期間の前後に完成しました。このスケールにより、患者は症状の重症度と認識された有害事象を0〜10の数値評価スケールで報告でき、数値が大きいほど症状の強度が高いことを示します。NRSで測定した症状の重症度の平均主観的改善は、5.7から3.4(p = 0.023)であった。
図1:刺激中の衝撃波。 グラフは、画像の左側にあるTPSの振幅を示し、それを画像の右側の超音波の振幅と比較しています。TPSでは、特異な圧力パルスが生成され、続いて振幅が平坦化されます。対照的に、超音波の振幅は再び平坦になるのではなく維持されるため、時間の経過とともに連続的な高周波振動が発生します。この数値は9から変更されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:MRIナビゲーションシステム。 この画像は、TPS中の患者とNEUROLITHとの間の理想的なアライメントを示しています。3Dカメラは、ゴーグルの検出レンズとハンドピースの検出レンズに接触します。この透過が保証されている場合にのみ、ハンドピースが正しい空間位置で認識され、画面上の刺激の視覚化が妨げられることはありません。この数値は9から変更されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:関心領域と刺激された領域。 この画像は、関心領域(ROI)の例と、患者のMRIで刺激された組織のモデリングを示しています。色は、楔前部のそれぞれの領域、ならびに前頭葉および頭頂部領域に適用されるパルスの数をさらに区別します。グリーンのカラーリングに続いて、ターコイズ、ブルー、バイオレットが続きます。バイオレットは過度の強度を示しており、避ける必要があります。刺激された領域は、主に到達した領域としてナビゲーションシステムからのシミュレーションデータとして視覚化されますが、これは実際に適用された脳の活性化として測定されません。Kempen プロトコルでは、ROI として事前に定義されていないにもかかわらず、追加の時間刺激が追加されます。左:軸方向図、中央:矢状図、右:冠状図。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:ハンドヘルドデバイス。 この図は、刺激中に使用されているハンドヘルドデバイスを示しています。重要な準備手順には、最適なエネルギー伝達を確保するために十分な量の超音波ゲルを患者の頭皮に塗布すること、および事前に充填されたメンブレンがしっかりと正しく取り付けられていることを確認することが含まれます。治療中、ハンドピースは頭皮に対して垂直に保持され、表面を横切って均等に移動して、一貫した刺激を維持します。この数値は9から変更されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図5:最初の刺激を受ける前のアルツハイマー病評価尺度(ADAS)。 アルツハイマー病評価尺度 (ADAS) での患者グループの平均スコア (最初の刺激前 (濃い青) と最後の刺激後 (水色)。スコアが小さいほど、パフォーマンスが優れていることを示します。箱ひげ図は、患者のデータの分布を示しています。(A)ADASの合計スコア。線はグループの中央値(ベースライン= 24.5、刺激後= 22.5)、十字は平均スコア(Mベースライン= 30.2(SD 11.55)、M刺激後= 25.8(SD 10.71)、* p = 0.01)を表します。(B)ADASの歯車スコア。線はグループの中央値(ベースライン=22.5、刺激後=21)を表し、十字は平均スコア(Mベースライン=25.8(SD 10.77)、M刺激後=23.3(SD 10.27)、*p=0.04)を表しています。この数値は5から修正されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図6:ADASの患者の個々の検査結果。 アルツハイマー病評価尺度 (ADAS) の患者の個々のテスト結果 最初の刺激前 (ベースライン) と最後の刺激後 (刺激後)。スコアが小さいほど、パフォーマンスが優れていることを示します。各線は 1 人の患者を表します。(A)ADAS合計スコアにおける各患者の個々のスコア。最も改善点が多かったのは15ポイント(ID3)でした。(B)サブスケールのADASコグスコアの各患者の個々のスコア。最も改善点が多かったのは14ポイント(ID3とID4)でした。この数値は5から修正されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
全体として、TPSはアルツハイマー病の可能な治療法です。実用的な観点から、刺激プロセスはオペレーターにとって使いやすいように設計されています。処置開始時に関心領域を定義する能力と、治療中に色分けされたマーキングによって適用されるパルス数を視覚化する機能により、ユーザーインターフェースの取り扱いが大幅に簡素化されます。関心領域の設定も自由に選択でき、必要に応じて調整できます。刺激された領域はシミュレーションデータとして明確に視覚化されますが、デバイスの影響を受けるより深い領域を低エネルギーレベルで表示するには、メーカーによるさらなる開発が必要です。
TPSプロトコルの重要なステップには、標的となる脳領域への刺激デバイスの正確な配置、パルス波の正しい強度と周波数の確保、患者の反応の慎重なモニタリングが含まれます。トラブルシューティングには、エネルギー損失や最適でない刺激を防ぐために、ハンドピースと頭皮の間の最適な接触を確保することが含まれる場合があります。不快感や副作用が認められた場合は、強度の調整や体位の取り替えが必要になることがあります。
公表された非制御データは、臨床的な認知改善5,3、ならびにいくつかの脳領域における皮質の厚さの増加10およびMRネットワーク接続性の変化11を実証している。気分の改善も報告されています5,4。他の非侵襲的な脳刺激法と比較して、TPSにはいくつかの明確な利点があります。まず、機械的な衝撃波と正確なニューロナビゲーションを組み合わせ、影響を受けた脳領域に的を絞った適用を可能にします。通常、皮質表面層のみを刺激するTMSとは異なり、TPSの浸透の深さは、脳の深部構造が関与するアルツハイマー病などの神経変性疾患の治療に特に適しています。さらに、TPSは良好な安全性プロファイルを持っているようであり、治療セッションのわずか4%で最小限かつ一過性の副作用が報告されており、中等度から重度のAD患者にとってより忍容性の高い選択肢である可能性があることを示しています5。
作用機序を徹底的に調査し、TPS療法に関連する潜在的な危険因子の詳細な分析を行うには、追加の基礎研究が必要です。
この研究グループが発表した最近の研究では、アルツハイマー病患者の脳ネットワーク活動が経頭蓋パルス刺激(TPS)の前後で調べられました17。この結果は、TPSが脳の振動と接続性を調節し、アルツハイマー病の認知機能を改善する可能性があることを示しています。提案されたメカニズムの1つは、TPS後のガンマ振動の増加が脳内のリンパ性クリアランスを促進する可能性があるということです。このリンパクリアランスへの影響の可能性は、今後の研究でさらに調査されるべきである。さらに、TPSが脳ネットワーク生理機能にどのように影響するか、また、その神経保護効果がアルツハイマー病の進行を遅らせたり止めたりすることができるかどうかを明らかにするためには、さらなるメカニズム研究が必要です。
TPSが健康な脳と病気の脳の両方に及ぼす影響を調査する前臨床動物実験は、その根底にあるメカニズムをより深く理解するために重要です。さまざまなNiBS技術がそれぞれ異なるメカニズム1を通じて動作することに注意することが重要です。したがって、超音波療法18 および衝撃波療法6 について記載された組織への影響がTPS療法において役割を果たすかどうか、またどのように役割を果たすかを調査することが不可欠である。前者は、TPSがメカノトランスダクションプロセスに及ぼす影響の可能性、および血管、細胞、分子の変化を誘発する可能性について説明しており、これらは徹底的に調査する必要があります。さらに、神経炎症過程の調節、特に血液脳関門ダイナミクスに重点を置いていることは、将来の研究にとって興味深い領域を示しています。これらの影響を理解することで、根本的なメカニズムに関する貴重な洞察が得られ、治療用途のTPSの最適化に役立つ可能性があります。さらに、これは、他の神経変性疾患の管理におけるTPS治療の可能性を探ることに貢献します。
TPSは治療アプローチとして有望です。ただし、いくつかの制限に対処する必要があります。TPSの特異的な影響を正確に説明するためには、プラセボ群を用いた対照臨床試験が不可欠です。大きな課題は、刺激に対する反応の個人間変動性が高いことであり、これはアルツハイマー病(AD)の病期や併存疾患の存在などの要因によって影響を受ける可能性があります4。さらに、長期治療のための最適なプロトコルは未定義のままです。現在のアプローチには、毎月の1回の追加接種や、1年以内に12回の治療サイクルを繰り返すことなどがありますが、一方のアプローチが他方のアプローチよりも優れていることを裏付ける証拠は不足しています。今後の臨床研究では、最適な刺激パラメータの特定、患者特異的な要因(ADのステージなど)が治療結果にどのように影響するかの評価、TPS療法の長期的な効果と持続可能性の調査を優先すべきです。
著者のラース・ヴォイテッキは、これまでにドイツ研究財団、Hilde-Ulrichs-Stiftung für Parkinsonforschung、ParkinsonFonds Germany、BMBF/ERA-NETNEURON、DFG Forschergruppe (FOR1328)、Deutsche Parkinson Vereinigung (DPV)、Forschungskommission、Medizinische Fakultät、HHU Düsseldorf、UCB から助成金と制度的支援を受けています。メドトロニック、UCB、テバ、アラガン、メルツ、アッヴィ、ロシュ、ビアル、メルク、ノバルティス、デシチン、スペクトラム。著者のLars Wojteckiは、TEVA、UCB Schwarz、Desitin、Medtronic、Abbott/Abbvie、MEDA、Boehringer I、Storz Medical、Kyowa Kirin、Guidepoint、Merck、Merz、Synergia、BIAL、Zambon、Sapio Life、STADA、Inomed、Vertanicalのコンサルタントです。著者のセリーヌ・コントは、ストルツ・メディカルのコンサルタントです。残りの著者は、この研究が潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または金銭的関係がない状態で行われたことを宣言します。
私たちは、患者のコンプライアンスと参加に感謝します。技術支援とデータ収集は、Veronika Hirsch氏とMichaela Wessler氏(医療技術アシスタント)の協力を得て行われました。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Disinfectant Wipes: mikrozid universal wipes | schülke | GTIN: 4032651957774 | Used to clean the hand piece after each session to ensure hygiene |
Dry Towels: Wisch-/Pflegetuch Kolibri | IGEFA Handelsgesellschaft mbH & Co. KG | PZN: 10417600 | Used to dry the patient's skin after the ultrasound gel has been cleaned |
Handpiece | Storz Medical | HW 030816.01 (114) | Used to hold the device during treatment |
NEUROLITH | Storz Medical | SN: 19880_0015 | The NEUROLITH system with TPS is a CE-certified device |
Patient Chair | Adjustable chair for optimal patient positioning during the treatment | ||
silicone oil | Storz Medical | 13330 | Applied onto the membrane of the handpiece before attaching the prefilled coupling membrane (the distance piece) to the handpiece |
Sonosid Ultrasound Gel | Asid Bonz GmbH | PZN: 5362311 | Applied to the scalp to ensure optimal transmission of acoustic pulses through the skull |
Wash Gloves: Esemtan wash mitts | schülke | GTIN: 4032651297016 | For removing the ultrasound gel from the patient post-treatment |
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