Preoperative diffusion-perivascular MRI burden and postoperative delirium after subthalamic nucleus deep brain stimulation in Parkinson disease

Het menselijk brein is een complex netwerk van bedrading en vloeistofkanalen, dat constant werkt om onze gedachten helder te houden en onze aandacht scherp te houden. Soms, wanneer het lichaam wordt geconfronteerd met een grote stressfactor zoals een operatie, kan dit delicate systeem falen, wat leidt tot een plotselinge staat van verwarring die bekend staat als delirium. Deze conditie is niet slechts een tijdelijke mist; het kan wijzen op diepere kwetsbaarheden in de manier waarop het brein is opgebouwd en hoe het met stress omgaat. Voor mensen met de ziekte van Parkinson, een aandoening die de beweging beïnvloedt, is chirurgie voor het implanteren van diepe hersenstimulatoren een veelvoorkomende en effectieve behandeling voor ernstige symptomen. Sommige patiënten ervaren echter deze postoperatieve verwarring terwijl anderen dat niet doen, en artsen zoeken al lang naar de reden waarom. De vraag gaat niet alleen over de operatie zelf, maar over de verborgen staat van het brein voordat de operatie begint.

Een team van onderzoekers aan de University of Science and Technology of China zette zich scharpe om een manier te vinden om deze verborgen kwetsbaarheden te zien. Ze richtten zich op twee specifieke aspecten van de gezondheid van het brein die moeilijk te detecteren zijn met standaard scans: de conditie van de witte stof-bedrading van het brein en de gezondheid van de kleine vloeistofkanalen die de bloedvaten omringen. In het brein fungeert witte stof als de kabels die verschillende regio's met elkaar verbinden, terwijl de vloeistofkanalen helpen bij het afvoeren van afvalstoffen. Wanneer deze systemen onder druk staan of beschadigd zijn, kan het brein minder goed omgaan met de schok van een operatie. De onderzoekers wilden weten of ze de gecombineerde "belasting" van schade in deze twee gebieden vóór de operatie konden meten en die informatie konden gebruiken om te voorspellen welke patiënten delirium zouden ontwikkelen.

Om dit te onderzoeken, bestudeerde het team honderd patiënten met de ziekte van Parkinson die behandeld zouden worden voor bilaterale diepe hersenstimulatie van de subthalamische nucleus. Bij deze procedure worden elektroden diep in de hersenen geplaatst om de beweging te reguleren. Vóór de operatie onderging elke patiënt een gespecialiseerde magnetische resonantie-imaging scan. De onderzoekers scanden ook tweeëndertig gezonde mensen om een nulmeting te creëren van hoe een normaal brein eruitziet. Ze gebruikten deze gezonde scans als referentiepunt om te meten hoeveel de hersenen van elke patiënt afweken van de norm. Ze keken naar de diffusie van watermoleculen door de banen van de witte stof, wat onthult hoe intact de bedrading is, en ze telden de vergrote vloeistofruimtes rond de bloedvaten in de diepe delen van het brein, wat problemen met de afvoer van afvalstoffen kan aangeven.

De resultaten toonden een duidelijk patroon. Patiënten die postoperatief delirium ontwikkelden, hadden een significant hogere belasting van abnormaliteiten in zowel hun witte stof als hun vloeistofkanalen vergeleken met degenen die dat niet hadden. De onderzoekers combineerden deze verschillende metingen in één enkele score, waarbij ze corrigeerden voor leeftijd en geslacht, om te zien of het totaalplaatje ertoe deed. Ze ontdekten dat voor elke stap omhoog in deze gecombineerde belasting-score, de waarschijnlijkheid van het ontwikkelen van delirium aanzienlijk toenam, zelfs na rekening te houden met andere bekende risicofactoren zoals leeftijd, opleiding en de ernst van de ziekte van Parkinson. De patiënten die na de operatie verward raakten, hadden hersenen die al tekenen van slijtage vertoonden in deze specifieke systemen voordat ze überhaupt de operatiekamer binnenkwamen.

Naast het voorspellen van wie delirium zou krijgen, vonden de onderzoekers dat de ernst van de conditie van het brein er toe deed voor degenen die wel verward raakten. Patiënten met hogere belasting-scores hadden de neiging om langer aan delirium te lijden en vertoonden ernstigere symptomen tijdens hun ziekenhuisverblijf. De onderzoekers keken ook naar het volume van de grijze stof, het weefsel waar de hersencellen leven, en vonden dat degenen die delirium ontwikkelden minder weefsel hadden in gebieden die verantwoordelijk zijn voor aandacht en besluitvorming, zoals de frontale kwabben en de thalamus. Het onderzoek benadrukt echter dat deze structurele verschillen deel uitmaken van een breder beeld van kwetsbaarheid in plaats van een enkele oorzaak.

Het team testte ook of het toevoegen van deze hersenscans aan standaard klinische informatie de mogelijkheid om delirium te voorspellen kon verbeteren. Met behulp van een statistisch model vergeleken ze voorspellingen gebaseerd op enkel de medische geschiedenis van de patiënt met voorspellingen die inclusief de belasting van de hersenscan waren. Het model dat de imaging-data bevatte, presteerde beter en identificeerde correct meer gevallen van delirium dan het model dat alleen klinische gegevens gebruikte. Dit suggereert dat het kijken naar de fysieke structuur van het brein waardevolle aanwijzingen biedt die een eenvoudige medische geschiedenis niet kan vatten.

Ondanks deze veelbelovende bevindingen zijn de onderzoekers voorzichtig en merken zij op dat dit een studie uit één centrum is met een relatief klein aantal patiënten die delirium ontwikkelden. De resultaten zijn sterk genoeg om een verband te suggeren tussen de preoperatieve gezondheid van het brein en postoperatieve verwarring, maar ze zijn nog geen instrument dat artsen direct kunnen gebruiken voor klinische beslissingen. De studie dient als een generator voor hypothesen, die wijst op een nieuwe manier om hersenkwetsbaarheid te begrijpen. Het suggereert dat delirium na hersenchirurgie niet zomaar een willekeurige gebeurtenis is, maar het resultaat van een brein dat al worstelt met onderliggende structurele problemen. Om deze bevindingen te bevestigen, zeggen de onderzoekers dat grotere studies met meerdere ziekenhuizen nodig zijn om te zien of dit patroon standhoudt bij verschillende groepen mensen. Tot die tijd biedt dit werk een helderder beeld van het onzichtbare landschap van het brein, waarbij wordt getoond dat de weg naar herstel lang voor de eerste incisie begint.