[論文レビュー] Personalized rTMS for Depression: A Review

Juha Gogulski Jessica Ross, Ross, Jessica M.+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2022

Transcranial Magnetic Stimulation Studies被引用数 4

ひとこと要約

本レビューでは、個別化された反復的経頭蓋磁気刺激（rTMS）が、治療抵抗性うつ病（TRD）の治療成績を向上させるために、個々の神経解剖学的・機能的特徴に基づいて刺激パラメータ（標的部位、角度、周波数、強度、パターンなど）を最適化することを提唱している。現在の標準的で一様なrTMSプロトコルでは、反応率が約50％にとどまり、効果が不十分であることが指摘されており、精度の高い神経調節を実現するための、適応的で閉ループ型、個別化された手法への移行が、臨床的有効性を高めると提案している。

ABSTRACT

Personalized treatments are gaining momentum across all fields of medicine. Precision medicine can be applied to neuromodulatory techniques, where focused brain stimulation treatments such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) are used to modulate brain circuits and alleviate clinical symptoms. rTMS is well-tolerated and clinically effective for treatment-resistant depression (TRD) and other neuropsychiatric disorders. However, despite its wide stimulation parameter space (location, angle, pattern, frequency, and intensity can be adjusted), rTMS is currently applied in a one-size-fits-all manner, potentially contributing to its suboptimal clinical response (~50%). In this review, we examine components of rTMS that can be optimized to account for inter-individual variability in neural function and anatomy. We discuss current treatment options for TRD, the neural mechanisms thought to underlie treatment, differences in FDA-cleared devices, targeting strategies, stimulation parameter selection, and adaptive closed-loop rTMS to improve treatment outcomes. We suggest that better understanding of the wide and modifiable parameter space of rTMS will greatly improve clinical outcome.

研究の動機と目的

• 標準的rTMSを受ける治療抵抗性うつ病（TRD）患者における、不十分な臨床的反応（約50％）を是正すること。
• 個々の神経解剖学的・機能的特徴に合わせて調整可能なrTMSパラメータ（位置、角度、周波数、強度、パターン）を同定・レビューすること。
• 現在のFDA承認済みrTMSデバイスおよび標的指定戦略が、個別化治療を支援する可能性を有するかどうかを評価すること。
• リアルタイムの神経フィードバックに基づいて刺激を動的に調整する適応的で閉ループ型rTMSシステムが、治療効果を向上させる可能性を検討すること。
• 神経精神疾患におけるrTMSにおいて、標準的プロトコルから精密医学アプローチへの移行を提唱すること。

提案手法

• 脳の解剖学的および神経回路の個人差に注目した、rTMSによるうつ病治療に関する既存文献の系統的レビュー。
• 標的部位（例：前頭前皮質背外側部）、コイルの角度、周波数（高周波対低周波）、強度、パターン（間欠的対連続的）を含むrTMS刺激パラメータの分析。
• MRIを用いたナビゲーション技術を用いた画像ガイドド標的指定法の評価。
• リアルタイムのEEGまたはfMRIフィードバックを用いて刺激を調整する閉ループ型rTMSシステムのレビュー。
• FDA承認済みrTMSデバイスの比較：コイル設計、刺激パラメータ、臨床的適用プロトコルの差異を評価。
• 研究結果を統合し、神経回路および機能的結合の個別評価に基づく、個別化されたrTMSのフレームワークを提言。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 脳の解剖学的および機能的結合の個人差を、治療抵抗性うつ病におけるrTMS標的指定にどう活用できるか？
• RQ2 周波数、強度、位置、角度、パターンといった特定のrTMSパラメータは、患者個々に合わせた最適化によって、どの程度効果的になるか？
• RQ3 適応的で閉ループ型rTMSシステムは、従来のオープンループ刺激に比べて、臨床的成績をどの程度向上できるか？
• RQ4 FDA承認済みrTMSデバイスの違いが、個別化および治療効果の可能性に与える影響はどの程度か？
• RQ5 臨床現場における標準的プロトコルから個別化rTMSプロトコルへの移行に、主な障壁と機会は何か？

主な発見

• 現在のTRDに対するrTMSプロトコルでは、臨床的反応率が約50％にとどまっていることから、非個別化的で一様なアプローチによる不十分な成績が示されている。
• 特にナビゲーションを用いた標的精度の向上と、個別化された刺激周波数の設定により、rTMSパラメータの個別化が、個々の神経回路に適合させることで、治療反応の著しい向上が可能になる。
• fMRIやMRIを用いた神経画像ガイドドrTMSは、標準的な頭蓋骨表面に基づく標的指定よりも、精度を高め、より良好な臨床的成績をもたらす可能性がある。
• リアルタイムの神経フィードバック（例：EEG）を用いた適応的で閉ループ型rTMSシステムは、治療効果を最適化するための刺激を動的に調整する点で、有望な兆しを示している。
• コイル設計、刺激パラメータ、標的指定法の差異があるFDA承認済みrTMSデバイスは、個別化の観点から、課題と機会の両方を提供している。
• rTMSのパラメータ空間は広く、調整可能な範囲が広いため、体系的に最適化すれば、うつ病やその他の神経精神疾患における臨床的成績の向上に大きな可能性を秘めている。