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Instituto Superior Técnico
MEBM 4º Ano 2º Semestre
         Biofísica




   Ana Sabino nº 64416
Paula Antunes nº 64407
Objectivo
Terapias utilizadas para tratamento de doentes com Doença de
Parkinson. Trabalhos mais relevantes na área de intervenção
cirurgica e seus desenvolvimento mais recentes.

                                                  Parte 1
                                     A doença de Parkinson
                           • Fisiopatologia
                           • Sintomas
                           • Diagnóstico
                           • Terapêutica
   Estado da arte
   • Ablação
       • Talamotomia
       • Palidotomia
       • Subtalamotomia
   • Transplates de células neuronais
   • Estimulção Cerebral Profunda
       • DBS talâmica
       • DBS Palidal
Físico e paleontologista inglês

                                          Nasceu a 11 de Abril de 1755,
                                         em Hoston Square, Shoreditch,
                                                    Londres

                                           Faleceu a 1824, em Londres




                               James Parkinson




Publicado a 1817 por James Parkinson que descreveu duma
forma sistemática a história médica de seis individuos que
possuiam sintomas duma doença que mais tarde adquiriu o
nome deste cientista.
DOENÇA DE PARKINSON
 Descrita primeiramente por James Parkinson
 em "An Essay on the Shaking Pulse" (1817) a
 doença de Parkinson é um dos distúrbios do
 movimento que mais acomete os idosos.

 A doença de Parkinson é uma doença
 degenerativa caracterizada por um desequilíbrio
 do sistema nervoso central que afecta milhares
 de pessoas.

 Foi Meynert (1871) quem primeiro sugeriu que
 na DP haveria um mau funcionamento dos
 núcleos da base.
GANGLIOS DA BASE




Há degeneração e morte celular dos
neurónios produtores de dopamina.



                          Receptores dopaminérgicos:
                          -D1: grande densidade no estriado, relacionada
                          com a locomoção, memória espacial
                                                                                5
                          -D2: relacionada   com   o   inicio   correcto   do
                          movimento
FISIOPATOLOGIA
As células dopaminérgicas do SNc não estão funcionais.




Diminui a libertação de dopamina no estriado.


                                         Excita o Globus
                                         Palidus interno
                                         (GPi)

                                         • Lentificação e perda dos
                                           movimentos

                                         Excita a substância
                                         negra reticulada
                                         (SNr)
                                                                         6
                                         • Inibe o tálamo – impede a
                                           activação do córtex frontal
7
SINTOMAS




                         Incidência
Só se sentem sintomas
quando mais de 70% das
                           Inciden
                           ce / 100
células dopaminérgicas
da substancia negra
morrem                     000
                                            8


                                      Age
DIAGNÓSTICO


Clínico
• Anamnese
• Sintomático



Métodos Complementares

• PET (pouco sensível)
• RM e TC não revelam nada
  não normal


Avaliação da doença

• UPDRS                      9
TERAPÊUTICA

• Idade do paciente,      • Levodopa
• Tempo de doença,        • Agonistas
• Estágio da doença,      • Inibidores da MAO-B
• Sintomas                • Inibidores da COMT
  predominante,           • Anticolinérgicos
• Tolerância individual

Factores para a           Classes de
escolha da                medicamentos
terapêutica

                                                  • Ablação
                                                  • Estimulação
                                                  • Restauro

                                                                  10
                                                  Outras
                                                  Terapêuticas
Excepto
•Finais de 1960                     •Ausência de
•Levodopa                            resposta ao
                  •Melhoria dos
                                     tratamento        •Desvanecimento da resposta
                   sintomas da DP
                                     clínico           à L-Dopa.
                  •Abandono das
                   cirurgias
       Notável                          Com o passar   •Efeitos           colaterais
       eficácia                          do tempo...   inexplicáveis do tratamento
                                                       a longo tempo
ABLAÇÃO




                                          termocoagulação



                           Palavras chave:
                           • Alvo profundo
                           • Gerador    e    controlador    de
                           radiofrequência
                           • Aquecimento da ponta do eléctrodo
                           • Termocoagulação
          Neuro:
          • VL do Tálamo
          • GPi
1 – TALAMOTOMIA     VENTROLATERAL

                                   Indicações:
                                   • Incapacidade por tremor refractário.

                                         Alvo e resultados:
                                         • Melhor alvo – IMV
                                         • Supressão do tremor - 80% a 90%
                                         dos doentes com DP.
                                         • Rigidez e acinesia melhoram menos
                                         significativamente.
                                            Mortalidade:
                                            • 0,5% a 1%.
                                            • hemorragia intraparenquimatosa.
               VOP/ IMV
                                                    Morbilidade :
                                                    • 9% a 23%.
                            Aferências excitatórias • Complicação predominante
                                  oscilantes        é o comprometimento da
Supressão dos tremores                              fala (disartria e hipofonia)
                            Actividade celular
    parkinsianos             síncrona no VL

                            Frequência do tremor
                                  da DP
2 – PALIDOTOMIA POSTERIOR VENTRAL

                                                                  Indicações:
                                              • Melhora       da      rigidez,
                                              bradicinesia, anormalidades da
                                              marcha e complicações de longo
                                              prazo do tratamento com L-
                                              DOPA (discinesia e distonia do
                                              estado off).
                                              • Tremor      melhora    menos
                                              significativamente.


                   Rigidez                                   Alvo e resultados:
                 Bradicinésia                • Melhor alvo – postero-ventral
                                             • Supressão de sintomas - 96% dos
< Hiperinibição do                           doentes com DP.
  tálamo motor
                                                      Morbilidade:
                            • 3,6%
                            • escotoma visual - perda total ou
                            parcial da acuidade visual.
                            • anormalidades da fala - bilateral
3 – SUBTALAMOTOMIA




            Hemibalismo                Movimentos involuntários,
                                       descontrolados, bruscos e
  Reversão drástica do parkinsonismo   violentos dos membros.
TRANSPLANTE


                        Entre pacientes transplantados e não
                        transplantados    não     houve   pontuações
                        significativamente diferentes (UPDRS).
 Transplante
  de células            Observadas melhoras em pacientes mais
  neuronais                                                               1 ano
                        jovens (<60 anos) mas não em mais velhos.
                                                                          após
                                                                        cirurgia
                        PET demonstraram aumento da captação de
                        18F-fluordopa .
                        Crescimento excessivo de fibras dos neurónios
                        transplantados – autopsias.

           Resultados
                        3 anos após a cirurgia, 15% desenvolveram
                        discinesia ou distonia apesar de substancial
                        redução ou retirada dos medicamentos
                        dopaminérgicos.
ESTIMULAÇÃO
Palavras chave:
• Eléctrodo de estimulação
• Inibição de estructuras???

1 – DBS TALÂMICA

Objectivo
                                                            Tratamento
• Reduzir o risco associado à
                                                         tremor refractário
talamotomia bilateral.
                                substituta da
                                talamotomia

                                                  No entanto…
     •DBS Talâmica é
      equivalente à
      talamotomia
      para supressão
      de tremor.                      Lesão eliminada
         Estudos na
        Europa e EUA
                                                          Efeitos cognitivos
                                       Baixas taxas de
                                                           adversos menos
                                        hemorragia
                                                             frequentes
2 – DBS PALIDAL

                                      • acinesia – anula efeitos
                                      terapêuticos da L-DOPA.

                                      • melhora a acinesia e a
                                      rigidez
                                      • movimentos involuntários
                                      anormais (discinesias)
                                      • melhora a rigidez
                                      • leva a acinesia e
                                      anormalidades de marcha.



                            características mais
                           incapacitantes da DP
                              avançada NÃO
                                 melhoram



           Acinesia
           Anormalidades de marcha
Parte 2
A DBS Subtalâmica
• Seçlecção dos doentes
• Preparação dos doentes
• Aplicação do arco estereotáxico
• Tc
• Planeamento
• Colocação de microeléctrodos
• Micro-registo
• Micro-estimulação
• Colocação do electrodo definitivo
• Colocação do neuroestimulador
• Avaliação pós-operatória
• Acompanhamento pós-operatório
DEEP BRAIN STIMULATION




O princípio da DBS é simular o efeito   20
da lesão sem destruir o tecido em
causa
SELECÇÃO DOS DOENTES




                                           UPDRS – UNIFIED
                                           PARKINSON'S
                                           DISEASE RATING
                                           SCALE




                       Escala de Hoehn e Yahr:

                       •Estágio 1: envolvendo só um lado do corpo
                       •Estágio 2: envolvendo os dois lados do corpo
                       •Estágio 3: causa dificuldade no equilíbrio e andar
                       •Estágio 4: causa significativa dificuldade no 21
                       equilíbrio e andar
                       •Estágio 5: resultando em imobilidade completa
Avaliação psicológica

Excluir défices cognitivos              Excluir demência



                 Avaliação da resposta à Levodopa




   RM no dia anterior à cirurgia para posterior fusão de imagem




Suspensão da terapêutica farmacológica nas 12h anteriores à cirurgia
APLICAÇÃO DO ARCO ESTEREOTÁXICO

Ainda na enfermaria é colocado um arco
estereotáxico, paralelo à linha comissura anterior –
comissura posterior.

Este instrumento serve de referência              às
coordenadas usadas para a localização do alvo


TC
                                        Caracteristicas da TC
                             Espessura do corte    2mm
 O doente realiza um
 estudo de tomografia        Caractristicas dos    Contiguos e não
                             cortes                sobrepostos
 computorizada com o
                             Matriz                521*521
 arco     estereotáxico
 colocado                    Geometria do pixel    Quadrado
                             FOV                   280mm
                                                                     23
PLANEAMENTO


  Nesta fase introduz-se as imagens TC estereotaxica e RM (obtida aina na fase de
  preparação) numa estação de tratamento – StealthStation® Navigation
  System – com um software de fusão de imagem



                                                      Parametros da acuidade
                                                      de fusão :
                                                           Estruturas vasculares

                                                              Sulco de Sylvius

                                                                 Cristalino

                                                               Região pineal

                                                              Calote craniana

                                                         Tecidos moles epicraneanos




O sistema de software localiza o núcleo subtalâmico (STN) em relação
às coordenadas tridimensionais, no plano X, Y e Z no referencial do                   24
arco estereotáxico.
COLOCAÇÃO DE MICRO-ELÉCTRODOS


   Buraco de trépano frontal de 14 mm


   Abertura da dura-mater

                            Micro-registo
   Introdução de
   cinco eléctrodos         Micro-estimulação


                                           Caracteristicas dos
                                               eléctrodos
                                   Distância entre si     2mm

                                   Frequência de          130Hz
                                   microestimulação

                                   Pulso                  60µs
                                   Voltagem inicial       0.5mA   25
MICRO-REGISTO & MICRO-ESTIMULAÇÃO


Micro-registo:

Detecta quando é que o eléctrodo está no
nucleo subtalâmico.

Cada zona tem um microregisto próprio.




Micro-estimulação:

Observa-se a reacção do doente aos
estimulos para constatar que a zona do
STN estimulada não está a provocar
reacções    insatisfactórias (convulções,
ataques epilepticos, ...).                                       26
                                            Confirmação
                                            definitiva do alvo
COLOCAÇÃO   DO ELÉCTRODO DEFINITIVO




   O micro-eléctrodo com melhores resultados é
   substituido pelo eléctrodo definitivo


   O eléctrodo é fixado ao buraco de trépano


   O eléctrodo contralateral é colocado na
   mesma cirurgia e segundo o mesmo
   procedimento




                                                 27
COLOCAÇÃO DO NEURO-ESTIMULADOR

Os fios que conectam os eléctrodos ao neuro-
estimulador são colocados subcutâneamente.

     O neuro-estimulador é colocado numa bolsa
     de tecido celular subcutâneo infra-cavicular
     esquerda e conectado aos eléctrodos.




                                                    28
AVALIAÇÃO       PÓS-OPERATÓRIA

A taxa de sucesso desta cirurgia depende da
correcta selecção dos doentes. Normalmente
avalia-se pela quantidade de Levodopa reduzida




                                                 29
REGULAÇÃO DO EQUIPAMENTO
Após a cirurgia o doente tem que frequentar as consultas de
neurologia (tal como anteriormente) para que seja avaliada a doença
(UPDRS) por forma a regular o neuro-estimulador.




                                       Características do neuro-
                                             estimulador
                                   Frequência

                                   Voltagem

                                   …



                                                                      30
BIBLIOGRAFIA

  Anthony E. Lang, MD, FRCPC, Surgery for Parkinson Disease, A
  critical evaluation of the state of the art, 2000, Neurotherapeutics.

  Bhidayasiri R., Srikijvilaikul T., State of the art: Deep Brain
  Stimulation in Parkinsons Disease, 2006, J Med Assoc, Vol 89.

  Linhares P., Rosas M. J., Vaz R., Protocolo de procedimento na
  estimulação cerebral profunda para tratamento da doença de
  Parkinson, Maio de 2007.




                                                                          31

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Parkinson\’s Surgery

  • 1. Instituto Superior Técnico MEBM 4º Ano 2º Semestre Biofísica Ana Sabino nº 64416 Paula Antunes nº 64407
  • 2. Objectivo Terapias utilizadas para tratamento de doentes com Doença de Parkinson. Trabalhos mais relevantes na área de intervenção cirurgica e seus desenvolvimento mais recentes. Parte 1 A doença de Parkinson • Fisiopatologia • Sintomas • Diagnóstico • Terapêutica Estado da arte • Ablação • Talamotomia • Palidotomia • Subtalamotomia • Transplates de células neuronais • Estimulção Cerebral Profunda • DBS talâmica • DBS Palidal
  • 3. Físico e paleontologista inglês Nasceu a 11 de Abril de 1755, em Hoston Square, Shoreditch, Londres Faleceu a 1824, em Londres James Parkinson Publicado a 1817 por James Parkinson que descreveu duma forma sistemática a história médica de seis individuos que possuiam sintomas duma doença que mais tarde adquiriu o nome deste cientista.
  • 4. DOENÇA DE PARKINSON Descrita primeiramente por James Parkinson em "An Essay on the Shaking Pulse" (1817) a doença de Parkinson é um dos distúrbios do movimento que mais acomete os idosos. A doença de Parkinson é uma doença degenerativa caracterizada por um desequilíbrio do sistema nervoso central que afecta milhares de pessoas. Foi Meynert (1871) quem primeiro sugeriu que na DP haveria um mau funcionamento dos núcleos da base.
  • 5. GANGLIOS DA BASE Há degeneração e morte celular dos neurónios produtores de dopamina. Receptores dopaminérgicos: -D1: grande densidade no estriado, relacionada com a locomoção, memória espacial 5 -D2: relacionada com o inicio correcto do movimento
  • 6. FISIOPATOLOGIA As células dopaminérgicas do SNc não estão funcionais. Diminui a libertação de dopamina no estriado. Excita o Globus Palidus interno (GPi) • Lentificação e perda dos movimentos Excita a substância negra reticulada (SNr) 6 • Inibe o tálamo – impede a activação do córtex frontal
  • 7. 7
  • 8. SINTOMAS Incidência Só se sentem sintomas quando mais de 70% das Inciden ce / 100 células dopaminérgicas da substancia negra morrem 000 8 Age
  • 9. DIAGNÓSTICO Clínico • Anamnese • Sintomático Métodos Complementares • PET (pouco sensível) • RM e TC não revelam nada não normal Avaliação da doença • UPDRS 9
  • 10. TERAPÊUTICA • Idade do paciente, • Levodopa • Tempo de doença, • Agonistas • Estágio da doença, • Inibidores da MAO-B • Sintomas • Inibidores da COMT predominante, • Anticolinérgicos • Tolerância individual Factores para a Classes de escolha da medicamentos terapêutica • Ablação • Estimulação • Restauro 10 Outras Terapêuticas
  • 11. Excepto •Finais de 1960 •Ausência de •Levodopa resposta ao •Melhoria dos tratamento •Desvanecimento da resposta sintomas da DP clínico à L-Dopa. •Abandono das cirurgias Notável Com o passar •Efeitos colaterais eficácia do tempo... inexplicáveis do tratamento a longo tempo
  • 12. ABLAÇÃO termocoagulação Palavras chave: • Alvo profundo • Gerador e controlador de radiofrequência • Aquecimento da ponta do eléctrodo • Termocoagulação Neuro: • VL do Tálamo • GPi
  • 13. 1 – TALAMOTOMIA VENTROLATERAL Indicações: • Incapacidade por tremor refractário. Alvo e resultados: • Melhor alvo – IMV • Supressão do tremor - 80% a 90% dos doentes com DP. • Rigidez e acinesia melhoram menos significativamente. Mortalidade: • 0,5% a 1%. • hemorragia intraparenquimatosa. VOP/ IMV Morbilidade : • 9% a 23%. Aferências excitatórias • Complicação predominante oscilantes é o comprometimento da Supressão dos tremores fala (disartria e hipofonia) Actividade celular parkinsianos síncrona no VL Frequência do tremor da DP
  • 14. 2 – PALIDOTOMIA POSTERIOR VENTRAL Indicações: • Melhora da rigidez, bradicinesia, anormalidades da marcha e complicações de longo prazo do tratamento com L- DOPA (discinesia e distonia do estado off). • Tremor melhora menos significativamente. Rigidez Alvo e resultados: Bradicinésia • Melhor alvo – postero-ventral • Supressão de sintomas - 96% dos < Hiperinibição do doentes com DP. tálamo motor Morbilidade: • 3,6% • escotoma visual - perda total ou parcial da acuidade visual. • anormalidades da fala - bilateral
  • 15. 3 – SUBTALAMOTOMIA Hemibalismo Movimentos involuntários, descontrolados, bruscos e Reversão drástica do parkinsonismo violentos dos membros.
  • 16. TRANSPLANTE Entre pacientes transplantados e não transplantados não houve pontuações significativamente diferentes (UPDRS). Transplante de células Observadas melhoras em pacientes mais neuronais 1 ano jovens (<60 anos) mas não em mais velhos. após cirurgia PET demonstraram aumento da captação de 18F-fluordopa . Crescimento excessivo de fibras dos neurónios transplantados – autopsias. Resultados 3 anos após a cirurgia, 15% desenvolveram discinesia ou distonia apesar de substancial redução ou retirada dos medicamentos dopaminérgicos.
  • 17. ESTIMULAÇÃO Palavras chave: • Eléctrodo de estimulação • Inibição de estructuras??? 1 – DBS TALÂMICA Objectivo Tratamento • Reduzir o risco associado à tremor refractário talamotomia bilateral. substituta da talamotomia No entanto… •DBS Talâmica é equivalente à talamotomia para supressão de tremor. Lesão eliminada Estudos na Europa e EUA Efeitos cognitivos Baixas taxas de adversos menos hemorragia frequentes
  • 18. 2 – DBS PALIDAL • acinesia – anula efeitos terapêuticos da L-DOPA. • melhora a acinesia e a rigidez • movimentos involuntários anormais (discinesias) • melhora a rigidez • leva a acinesia e anormalidades de marcha. características mais incapacitantes da DP avançada NÃO melhoram Acinesia Anormalidades de marcha
  • 19. Parte 2 A DBS Subtalâmica • Seçlecção dos doentes • Preparação dos doentes • Aplicação do arco estereotáxico • Tc • Planeamento • Colocação de microeléctrodos • Micro-registo • Micro-estimulação • Colocação do electrodo definitivo • Colocação do neuroestimulador • Avaliação pós-operatória • Acompanhamento pós-operatório
  • 20. DEEP BRAIN STIMULATION O princípio da DBS é simular o efeito 20 da lesão sem destruir o tecido em causa
  • 21. SELECÇÃO DOS DOENTES UPDRS – UNIFIED PARKINSON'S DISEASE RATING SCALE Escala de Hoehn e Yahr: •Estágio 1: envolvendo só um lado do corpo •Estágio 2: envolvendo os dois lados do corpo •Estágio 3: causa dificuldade no equilíbrio e andar •Estágio 4: causa significativa dificuldade no 21 equilíbrio e andar •Estágio 5: resultando em imobilidade completa
  • 22. Avaliação psicológica Excluir défices cognitivos Excluir demência Avaliação da resposta à Levodopa RM no dia anterior à cirurgia para posterior fusão de imagem Suspensão da terapêutica farmacológica nas 12h anteriores à cirurgia
  • 23. APLICAÇÃO DO ARCO ESTEREOTÁXICO Ainda na enfermaria é colocado um arco estereotáxico, paralelo à linha comissura anterior – comissura posterior. Este instrumento serve de referência às coordenadas usadas para a localização do alvo TC Caracteristicas da TC Espessura do corte 2mm O doente realiza um estudo de tomografia Caractristicas dos Contiguos e não cortes sobrepostos computorizada com o Matriz 521*521 arco estereotáxico colocado Geometria do pixel Quadrado FOV 280mm 23
  • 24. PLANEAMENTO Nesta fase introduz-se as imagens TC estereotaxica e RM (obtida aina na fase de preparação) numa estação de tratamento – StealthStation® Navigation System – com um software de fusão de imagem Parametros da acuidade de fusão : Estruturas vasculares Sulco de Sylvius Cristalino Região pineal Calote craniana Tecidos moles epicraneanos O sistema de software localiza o núcleo subtalâmico (STN) em relação às coordenadas tridimensionais, no plano X, Y e Z no referencial do 24 arco estereotáxico.
  • 25. COLOCAÇÃO DE MICRO-ELÉCTRODOS Buraco de trépano frontal de 14 mm Abertura da dura-mater Micro-registo Introdução de cinco eléctrodos Micro-estimulação Caracteristicas dos eléctrodos Distância entre si 2mm Frequência de 130Hz microestimulação Pulso 60µs Voltagem inicial 0.5mA 25
  • 26. MICRO-REGISTO & MICRO-ESTIMULAÇÃO Micro-registo: Detecta quando é que o eléctrodo está no nucleo subtalâmico. Cada zona tem um microregisto próprio. Micro-estimulação: Observa-se a reacção do doente aos estimulos para constatar que a zona do STN estimulada não está a provocar reacções insatisfactórias (convulções, ataques epilepticos, ...). 26 Confirmação definitiva do alvo
  • 27. COLOCAÇÃO DO ELÉCTRODO DEFINITIVO O micro-eléctrodo com melhores resultados é substituido pelo eléctrodo definitivo O eléctrodo é fixado ao buraco de trépano O eléctrodo contralateral é colocado na mesma cirurgia e segundo o mesmo procedimento 27
  • 28. COLOCAÇÃO DO NEURO-ESTIMULADOR Os fios que conectam os eléctrodos ao neuro- estimulador são colocados subcutâneamente. O neuro-estimulador é colocado numa bolsa de tecido celular subcutâneo infra-cavicular esquerda e conectado aos eléctrodos. 28
  • 29. AVALIAÇÃO PÓS-OPERATÓRIA A taxa de sucesso desta cirurgia depende da correcta selecção dos doentes. Normalmente avalia-se pela quantidade de Levodopa reduzida 29
  • 30. REGULAÇÃO DO EQUIPAMENTO Após a cirurgia o doente tem que frequentar as consultas de neurologia (tal como anteriormente) para que seja avaliada a doença (UPDRS) por forma a regular o neuro-estimulador. Características do neuro- estimulador Frequência Voltagem … 30
  • 31. BIBLIOGRAFIA Anthony E. Lang, MD, FRCPC, Surgery for Parkinson Disease, A critical evaluation of the state of the art, 2000, Neurotherapeutics. Bhidayasiri R., Srikijvilaikul T., State of the art: Deep Brain Stimulation in Parkinsons Disease, 2006, J Med Assoc, Vol 89. Linhares P., Rosas M. J., Vaz R., Protocolo de procedimento na estimulação cerebral profunda para tratamento da doença de Parkinson, Maio de 2007. 31