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Thalamische Zielgebiete für die tiefe Hirnstimulation bei therapierefraktärer Epilepsie

Untersuchung mithilfe der Diffusions-Tensor-Faserbahn-Traktographie

Thalamic target regions for deep brain stimulation in therapy of refractory epilepsy

Diffusion tensor fiber tract tractography study

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Zeitschrift für Epileptologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Die tiefe Hirnstimulation („deep brain stimulation“, DBS) zur Behandlung der Epilepsie im Nucleus anterior thalami (ANT) ist seit 2010 in Europa zugelassen. Obschon sie für alle fokalen Epilepsien zugelassen ist, stellt sich die Frage, ob bestimmte kortikale Epilepsieursprungsorte (z. B. frontal und temporal) besser als andere für diese Therapie empfänglich sind.

Ziel der Arbeit

Mithilfe der Diffusions-Tensor-Faserbahn-Traktographie (DTI-FT) sollte die Konnektivität des ANT und benachbarter Kerne mit anderen Hirnregionen bei zu implantierenden Patienten untersucht werden.

Material und Methoden

Eine Serie von 8 Patienten wurde nach etablierten Kriterien für die ANT-DBS ausgewählt und vorher mit DTI-FT (3 T, 32 bzw. 61 Richtungen) untersucht. Die ANT-DBS erfolgte stereotaktisch über eine transventrikuläre Route und in Vollnarkose. Die Elektrodenpositionen wurden postoperativ mithilfe der Spiralcomputertomographie (SCT) dargestellt. Traktographisch wurde bei dieser standardisierten Implantationstechnik jeder der DBS-Elektroden-Kontakte als „Seed“-Region ausgewählt und traktographisch untersucht. Die ermittelten Fasertrakte wurden in ein Standardgehirn (ICBM-152) projiziert und ihr detailierter Verlauf ausgewertet.

Ergebnisse

Mehr oberflächlich in Bezug zum ANT gelegene Elektrodenkontakte affektieren/rekrutieren Fasertrakte, die vorwiegend nach temporal oder frontal konnektieren. Tiefer gelegene Kontakte treffen Fasertrakte, die vorwiegend in den Hirnstamm und hier zum periaquäduktalen Grau sowie in den präfrontalen Kortex konnektieren.

Schlussfolgerung

Obschon eine klinische Auswertung bisher nicht zur Verfügung steht, lässt die Konnektivitätsanalyse mithilfe der DTI-FT Rückschlüsse auf eine mögliche Verbesserung der Patientenselektion für die ANT-DBS zu. Nach den vorliegenden Ergebnissen sollte eine frontal oder temporal entstehende Epilepsie besser auf die ANT-DBS reagieren als andere Formen. Unter der Annahme einer über die direkte Modulation oder Rekrutierbarkeit vermittelten Wirkung sollte mit der Stimulation tieferer Elektrodenkontakte nach eigenen Ergebnissen eine Zunahme psychiatrischer Komplikationen (z. B. Depression) zu erwarten sein.

Abstract

Background

Deep brain stimulation (DBS) for the treatment of refractory epilepsy has officially been approved in Europe since 2010. It is still a matter of debate which forms of focal epilepsy can be treated with DBS of the anterior nucleus of the thalamus (ANT).

Aim

The aim of this study was to use diffusion tensor magnetic resonance imaging tractography (DTI-FT) to research connectivity of the ANT and adjacent nuclei to other brain regions in patients with implants.

Material and methods

A series of eight consecutive patients were treated with ANT DBS after undergoing DTI-FT (3 T and 32 or 61 gradient directions). The ANT DBS was performed stereotactically via a transventricular route and postoperatively, electrode positions were determined with helical computed tomography. The individual contacts of these quadripolar DBS electrodes served as seed regions and tractography was performed from the vicinity of every contact (StealthViz-DTI, Medtronic, Minneapolis, MN). Fiber tracts were spatially mapped and transferred to the ICBM-152 standard brain.

Results

More superficially located DBS electrode contacts (located in the ANT or proximity) affected fiber tracts that projected to the temporal or frontal regions. Fiber tracts located deeper projected to the brain stem and from here to the periaqueductal gray matter or the prefrontal cortex.

Conclusion

A clinical evaluation is currently not available for implanted patients. The connectivity analysis, however, helps to draw conclusions concerning a possibly improved patient selection for ANT DBS. According to these results, frontal and temporal epilepsies should show a better outcome than other focal epilepsies and under the assumption of direct modulation or recruitable modulated effects an increase of psychiatric complications (e.g. depression) might be expected from the stimulation of deeper electrode contacts.

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Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt. V.A. Coenen und A. Schulze-Bonhage erhielten Referentenhonorare von Medtronic. C.E. Elger erhielt Referentenhonorare von Novartis, Desitin, Pfizer, Eisai. P.C. Reinacher, B. Mädler und H. Urbach geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Alle im vorliegenden Manuskript beschriebenen Untersuchungen am Menschen wurden mit Zustimmung der zuständigen Ethikkommission (Bonn, No.199/09), im Einklang mit nationalem Recht sowie gemäß der Deklaration von Helsinki von 1975 (in der aktuellen, überarbeiteten Fassung) durchgeführt. Von allen beteiligten Patienten liegt eine Einverständniserklärung vor.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Abteilung für Stereotaktische und Funktionelle Neurochirurgie, Universitätsklinikum Freiburg, Breisacher Str. 64, 79106, Freiburg i. Br., Deutschland

    V.A. Coenen, B. Mädler & P.C. Reinacher

  2. Klinik für Neuroradiologie, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg i. Br., Deutschland

    H. Urbach

  3. Epilepsiezentrum, Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg (i.Br.), Deutschland

    A. Schulze-Bonhage

  4. Klinik für Epileptologie, Universitätsklinikum Bonn, Bonn, Deutschland

    C.E. Elger

Authors
  1. V.A. Coenen
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  2. B. Mädler
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  3. C.E. Elger
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  4. A. Schulze-Bonhage
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  5. H. Urbach
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  6. P.C. Reinacher
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Coenen, V., Mädler, B., Elger, C. et al. Thalamische Zielgebiete für die tiefe Hirnstimulation bei therapierefraktärer Epilepsie. Z. Epileptol. 27, 36–41 (2014). https://doi.org/10.1007/s10309-013-0343-1

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