Djup hjärnstimulering: dataanalys för kliniskt stöd
- Diarienummer
- BD15-0032
- Start- och slutdatum
- 170101-230831
- Beviljat belopp
- 21 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Djup hjärnstimulering (DBS) är en viktig terapi för patienter med rörelsestörningar orsakade av t.ex. Parkinsons sjukdom eller essentiell tremor. Den har även vid enstaka tillfällen använts vid olika psykiatriska sjukdomstillstånd som t.ex. Tourette syndrom. För utföra och följa upp DBS-kirurgi används olika system som genererar stora mängder bilder och mätdata som kan vara svåra att tolka. I detta projekt föreslår vi ett koncept där den stora mängden data analyseras, presenteras och visualiseras så det blir till ett stöd för kirurgen och den kliniska personal som följer upp patienten. Vi kommer att utföra patientspecifika datorsimuleringar av det elektriska fältet runt olika typer av DBS-elektroder för olika typiska målområden. Dessa kommer att statistiskt bearbetas och presenteras tillsammans med 3D bilder på hjärnan och atlaser, och att jämföras med fysiologiska mätdata och kliniska parametrar. Detta ska användas för att generera kartor av de mest sannolika områdena som kan bidra till bäst behandlingsresultat. Resultatet kommer att ingå i en demonstrator. För att kunna genomföra detta komplexa arbete så samarbetar medicintekniska och kliniska DBS forskare i en internationell miljö.
Populärvetenskaplig beskrivning
Patienter med t.ex. Parkinsons sjukdom eller essentiell tremor kan idag behandlas med djup hjärnstimulering (deep brain stimulation, DBS). En smal elektrod opereras in genom skallbenet i riktning mot ett mål i hjärnans inre strukturer och aktiveras med en svag ström eller spänning. För att optimera DBSkirurgin och uppföljningen så behövs olika tekniska system och analysmetoder. I denna ansökan presenterar vi en multimodal approach där registrering och analys av många parametrar ska bidra till ökad kunskap, säkrare kirurgi och uppföljning. Ibland kan stimuleringen ge upphov till biverkningar i form av t.ex. talproblem, synrubbningar och påverkan på ansiktets muskler. Det är därför mycket viktigt att placera elektroden helt rätt och att optimera stimulationsstyrkan. Ett av målen med projektet är att utföra patient-specifika datorsimuleringar av elektriska fältets utbredning runt elektroden och att relatera dessa till den kliniska effekten och anatomin. Detta kommer att ske för de vanligaste målområdena för de stimulationselektroder som redan används idag, och för de nya elektroder som inom kort förväntas introduceras i klinisk verksamhet. En del av de nya elektroderna kan styra det elektriska fältet så det blir skräddarsytt till patientens behov. Vid vissa operationer testas DBS elektrodens funktion redan i operationssalen. För att göra detta kan rörelsen registreras via accelerometrar som placeras på patientens handled. Vi kommer att koppla ihop dessa mätningar med patient-specifika datorsimulering av det elektriska fältet runt DBS-elektroden, en hjärnatlas och den kliniska utvärderingen som görs av doktorn i operationssalen. En operation skapar mycket data både i from av bilder, men även simuleringarna generar stora datamängder, likaså när mätningar görs under operationen och vid uppföljningen efter operationen. Projektet övergripande syfte är att analysera dessa stora datamängder så att resultaten kan presenteras på ett intuitivt sätt med hjälp av visualisering. Vi kommer att ta fram modul som demonstrerar hur det kan ge kliniskt stöd. Olika målområden i hjärnan där elektroden ska placeras när det blir en förbättring kommer at visualiseras med olika ”kartor” som representerar olika mål och sjukdomsbilder. För att kunna genomföra detta projekt krävs det ett tvärvetenskapligt och internationellt forskningssamarbete. Därför samarbetar forskare med kompetens inom medicinsk teknik och bildbehandling med kliniska forskare inom neurologi och neurokirurgi.