Aktuelle Neurologie 2007; 34 - P400
DOI: 10.1055/s-2007-987671

Räumliche und zeitlich-dynamische Kohärenzanalyse zwischen lokalen Feldpotentialen im Nucleus subthalamicus und Tremor EMG Aktivität bei Patienten mit idiopathischem Morbus Parkinson

C Reck 1, E Florin 1, J Gross 1, S Ostrowski 1, H Krause 1, S Groiss 1, L Wojtecki 1, M Ploner 1, M Südmeyer 1, J Voges 1, M Maarouf 1, R Lehrke 1, H Treuer 1, GR Fink 1, V Sturm 1, A Schnitzler 1, L Timmermann 1
  • 1Düsseldorf, Jülich; Glasgow, UK; Köln

Fragestellung: Die herausragende Bedeutung des Nucleus subthalamicus (STN) zur Tiefen Hirnstimulation bei Patienten mit Morbus Parkinson (PD) mit signifikanter Verbesserung von Rigor, Bradykinese und Tremor ist durch zahlreiche Studien belegt. Eine räumliche sowie zeitlich-dynamische Charakterisierung von Tremor-assoziierter Aktivität im STN ist bislang nicht erfolgt.

Methoden: Bei 6 bilateralen Implantationen von Stimulationselektroden in den STN (PD-Tremor) wurden intraoperativ simultan lokale Feldpotentiale (LFP) von 5 Makroelektroden (Abstand 2mm) und EMG Signale vom M. extensor digitorum communis sowie M. flexor digitorum superficialis abgeleitet. In Abständen von 0,5–2mm wurden für 60s auf verschiedenen Höhen in Richtung des Zielpunktes die neuronale und elektromyographische Aktivität aufgezeichnet und offline analysiert. Zur Identifikation der stärksten oszillatorischen Komponenten wurden die Daten mit der Fast-Fourier-Transformation in die Frequenzdomäne transformiert. Als Maß der Kopplung wurde die STN-EMG Kohärenz zwischen allen LFP-Signalen und beiden Muskeln auf allen Ableithöhen mit Ruhetremor berechnet. Ferner wurden Zeit-Frequenz-Repräsentationen (TFR) der Power und der Kohärenz von STN-LFP und EMG visualisiert.

Ergebnisse: Zwischen verschiedenen STN-LFP und EMG zeigten sich signifikante Kohärenzen sowohl in einfacher, in doppelter als auch in einfacher und doppelter Tremorfrequenz. Variationen in Frequenz und Stärke der STN-EMG Kopplung fanden sich im Vergleich beider antagonistischer Muskeln. Auf räumlicher Ebene waren deutliche Unterschiede in Amplitude und Frequenz der Kohärenz zwischen einem Muskel und LFP von verschiedenen Makroelektroden sowohl auf einer Ableithöhe als auch über verschiedene sequentielle Ableithöhen zu verzeichnen. Die TFR spiegelten eine zeitliche Dynamik der Power und der Kohärenz bezüglich der Stärke und des Auftretens der einfachen und doppelten Tremorfrequenz wider.

Schlussfolgerungen: Bei PD-Ruhetremor variiert die Kohärenz zwischen Tremor EMG und STN-LFP in Frequenz und Amplitude in Abhängigkeit der LFP-Lokalisation, des zeitlichen Verlauf und des Zielmuskel. Dies könnte ein erster Hinweis darauf sein, dass parallele und voneinander separierte oszillatorische Tremorschleifen (Tremor-Subloops) im STN bei PD-Tremor existieren, die möglicherweise sogar für verschiedene antagonistische Muskeln spezifisch sind. Die STN-EMG Kopplungen können eine zukünftige funktionelle Zielpunktcharakterisierung darstellen.