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Clinical Research
Disponible online el 13 de Septiembre de 2022
Bilateral deep brain stimulation of the subthalamic nucleus: Targeting differences between the first and second side
Estimulación cerebral profunda bilateral del núcleo subtalámico: diferencias de posicionamiento entre el primer y el segundo lado
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Filipa de Oliveiraa,b,c, Rui Vaza,b,c, Clara Chamadoiraa,b,c, Maria José Rosasb,c,d, Manuel J. Ferreira-Pintoa,c,e,
Autor para correspondencia
manuel.jnfpinto@gmail.com

Corresponding author.
a Department of Neurosurgery, Centro Hospitalar e Universitário de São João, Porto, Portugal
b Department of Clinical Neurosciences, Faculty of Medicine, University of Porto, Portugal
c Movement Disorders and Functional Neurosurgery Unit, Centro Hospitalar e Universitário de São João, Porto, Portugal
d Department of Neurology, Centro Hospitalar e Universitário de São João, Porto, Portugal
e Department of Surgery and Physiology, Faculty of Medicine, University of Porto, Portugal
Recibido 21 marzo 2022. Aceptado 18 julio 2022
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Abstract
Introduction and objectives

Deep brain stimulation (DBS) of the subthalamic nucleus (STN) is a recognized treatment for drug-refractory Parkinson's disease (PD). However, the therapeutic success depends on the accuracy of targeting. This study aimed to evaluate potential accuracy differences in the placement of the first and second electrodes implanted, by comparing chosen electrode trajectories, STN activity detected during microelectrode recording (MER), and the mismatch between the initially planned and final electrode positions on each side.

Materials and methods

In this retrospective cohort study, we analyzed data from 30 patients who underwent one-stage bilateral DBS. For most patients, three arrays of microelectrodes were used to determine the physiological location of the STN. Final target location depended also on the results of intraoperative stimulation. The choice of central versus non-central channels was compared. The Euclidean vector deviation was calculated using the initially planned coordinates and the final position of the tip of the electrode according to a CT scan taken at least a month after the surgery.

Results

The central channel was chosen in 70% of cases on the first side and 40% of cases on the second side. The mean length of high-quality STN activity recorded in the central channel was longer on the first side than the second (3.07±1.85mm vs. 2.75±1.94mm), while in the anterior channel there were better MER recordings on the second side (1.59±2.07mm on the first side vs. 2.78±2.14mm on the second). Regarding the mismatch between planned versus final electrode position, electrodes on the first side were placed on average 0.178±0.917mm lateral, 0.126±1.10mm posterior and 1.48±1.64mm inferior to the planned target, while the electrodes placed on the second side were 0.251±1.08mm medial, 0.355±1.29mm anterior and 2.26±1.47mm inferior to the planned target.

Conclusion

There was a tendency for the anterior trajectory to be chosen more frequently than the central on the second side. There was also a statistically significant deviation of the second electrodes in the anterior and inferior directions, when compared to the electrodes on the first side, suggesting that another cause other than brain shift may be responsible. We should therefore factor this during planning for the second implanted side. It might be useful to plan the second side more anteriorly, possibly reducing the number of MER trajectories tested and the duration of surgery.

Keywords:
Deep brain stimulation
Parkinson's disease
Subthalamic nucleus
Microelectrode recording
Stereotactic surgery
Functional neurosurgery
Resumen
Introducción y objetivos

La estimulación cerebral profunda (ECP) del núcleo subtalámico (NST) es reconocida como un tratamiento para la enfermedad de Parkinson (EP) refractaria al tratamiento farmacológico. Sin embargo, el éxito de esta intervención depende de la precisión de la colocación de los electrodos. Este estudio tuvo como objetivo evaluar las posibles diferencias de precisión entre la colocación del primer y segundo electrodo, comparando las trayectorias elegidas para cada lado, la actividad del NST detectada durante el microrregistro (MER) y la discrepancia entre las posiciones inicialmente planeadas y las finales.

Materiales y métodos

En este estudio retrospectivo analizamos datos de 30 pacientes sometidos a ECP bilateral. En la mayoría de los casos se usaron tres conjuntos de microelectrodos para determinar la ubicación fisiológica del NST. El posicionamiento final del electrodo estuvo asimismo condicionado por los resultados de la estimulación intraoperatoria. Se comparó la elección de canales centrales vs. no centrales. El vector euclidiano del desvío se calculó a partir de las coordenadas planeadas inicialmente y la posición final de la punta del electrodo, según una tomografía computarizada realizada al menos un mes después de la cirugía.

Resultados

La trayectoria central se eligió en 70% de los casos en el primer lado y en el 40% de los casos en el segundo lado. La duración media de la actividad de alta calidad del NST registrada en el canal central fue mayor en el primer lado que en el segundo (3,07±1,85mm vs. 2,75±1,94mm), mientras que en el canal anterior hubo mejores registros de MER en el segundo lado (1,59±2,07mm en el primer lado vs. 2,78±2,14mm en el segundo). En cuanto a la discrepancia entre la diana planeada y la posición final de los electrodos, los electrodos del primer lado se colocaron, por término medio, 0,178±0,917mm laterales, 0,126±1,10mm posteriores y 1,48±1,64mm inferiores al objetivo, mientras que los electrodos colocados en el segundo lado estaban 0,251±1,08mm mediales, 0,355±1,29mm anteriores y 2,26±1,47mm inferiores al objetivo planificado.

Conclusión

En el segundo lado, observamos una tendencia a elegir la trayectoria anterior mas frecuentemente que la central. También hubo un desvío estadísticamente significativo de los segundos electrodos, en dirección anterior e inferior, en comparación con los electrodos del primer lado, lo que sugiere que la causa puede ser otra que no el brain shift. Por lo tanto, debemos tener esto en cuenta al planear la inserción del electrodo en el segundo lado. Podría ser útil planear el segundo lado más anteriormente, posiblemente reduciendo el número de trayectorias probadas por MER y la duración de la cirugía.

Palabras clave:
Estimulación cerebral profunda
Enfermedad de Parkinson
Núcleo subtalámico
Microregistro electrofisiológico
Cirugía estereotáxica
Neurocirugía funcional

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