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Glanzlichter biomedizinischer Forschung - Juli 2015

The ACDC Pilot Trial:Targeting the Anterior Cingulate by Double Cone Coil rTMS for the treatment of Depression

 

Der Status quo bei der Behandlung depressiver Störungen: Depressive Störungen gehören zu mit einer Lebenszeit-Inzidenzrate von 7 - 10% bei Männern und 20 - 25% bei Frauen zu den häufigsten psychischen Erkrankungen (1) . Prognostisch ist davon auszugehen, dass sie bis zum Jahr 2030 in den Industriestaaten die höchste Krankheitslast (Global Burden of Disease) verursachen werden. Derzeit können viele depressive Patienten mit den aktuell zur Verfügung stehenden Methoden effektiv behandelt werden, jedoch erfolgt bei etwa 40 - 60% die klinische Verbesserung nur inkomplett bzw. wird von einer hohen Rate an unerwünschten Arzneimittelwirkungen begleitet (1). Bei etwa jedem fünften behandelten Patienten erweist sich die Symptomatik als therapierefraktär (1) .

Transkranielle Magnetstimulation als innovative therapeutische Option: Bereits seit Mitte der 1990er Jahre wurde die Technik der transkraniellen Magnetstimulation, bei welcher durch die Applikation starker Magnetfelder (1,5 bis 2,5 Tesla) eine gezielte Depolarisation corticaler Areale erreicht wird, u.a. bei der Behandlung affektiver Störungen therapeutisch genutzt. Das Verfahren wurde im Jahr 2008 von der Food and Drug Administration (FDA) zur Behandlung depressiver Patienten zugelassen (2) .

Die im Jahr 2000 gegründete Arbeitsgruppe für Neurostimulation an der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Universität Regensburg am medbo Bezirksklinikum unter Leitung von PD Dr. med. Berthold Langguth befasst sich seit ihren Anfängen sowohl mit der klinischen Anwendung und Weiterentwicklung dieser Technik als auch mit der Erforschung ihrer neurobiologischen Grundlagen aus dem Bereich der Neuroplastizität.

Basierend auf dem non-invasiven Charakter und dem ausgezeichneten Nebenwirkungsprofil (3) hat sich die transkranielle Magnetstimulation mittlerweile als die wohl am weitesten verbreitete neurostimulatorische Technik etabliert. Leider bleibt die Eindringtiefe des magnetischen Feldes in der Regel auf corticale Areale beschränkt (4) . Innovative technische Entwicklungen umfassen neuartige Spulen, welche durch modifizierte geometrische Strukturen eine gezielte Stimulation tiefer im Gehirn lokalisierter Strukturen ermöglichen sollen (5-7). Eine derartige, maßgeblich in die Affektregulation im Rahmen des limbischen Systems involvierte Struktur stellt das anteriore Cingulum (ACC) dar.

Anteriores Cingulum als affektregulierende Struktur: Bildgebende Studien haben wiederholt auf die zentrale Rolle des anterioren Cingulums bei der Entstehung depressiver Störungen hingewiesen: Strukturelle MRI-Studien zeigten in diesem Zusammenhang eine Volumenreduktion des ACC (8). Andere Untersuchungen demonstrierten erhöhte resting-state-Aktivität sowohl bei depressiven Patienten (9,10) wie auch gesunden Probanden mit experimenteller Induktion von Trauerreaktionen (10) . Klinische Verbesserungen bei depressiven Patienten gehen häufig mit einer – zumindest partiellen – Normalisierung der Aktivität des ACC einher (9,11).

In der vorliegenden Untersuchung kam eine innovative TMS-Spule, die so genannte Double-Cone-Coil, zur Anwendung, welche durch ihre gewinkelte Spulen-Geometrie eine erhöhte Eindringtiefe des magnetischen Feldes ermöglicht und somit eine direkte Modulation der Aktivität des ACC erlaubt (12) .

Studien-Design: Zu diesem Zweck erfolgte an der Universität Regensburg an 45 Patienten mit mittelgradiger bis schwerer depressiver Symptomatik eine klinische Untersuchung unter dem Akronym der ACDC-Stimulation (anterior-cingulate-cortex-stimulation applying double cone coil rTMS). Primäres Ziel war die Evaluation der Sicherheitsaspekte und die Gewinnung erster Daten zur klinischen Wirksamkeit.   Die Patienten wurden in insgesamt 15 werktäglichen Behandlungssitzungen von etwa 30 Minuten Dauer behandelt und durch Randomisation entweder einer Behandlung mit der neuartigen Double-Cone-Coil, einer konventionellen rTMS-Behandlung (mit so genannter Figure-of-8-Coil) oder einer Placebo-Stimulation zugeführt.

Ergebnisse: Erfreulicherweise zeigte sich ein signifikanter Interaktionseffekt zwischen Behandlungsgruppe und zeitlichem Verlauf im Hinblick auf den Hamilton-Depression-Score (F=3.269; df=2,37; p=0.049). Post-hoc-Tests demonstrierten am Behandlungsende (Woche3) einen signifikanten Effekt für den Vergleich der ACDC-Stimulation vs. konventionelle rTMS (F=0.125; df=26; p=.014). Es traten in keinem der Studienarme schwerwiegende Nebenwirkungen auf, die ACDC-Stimulation wurde vergleichbar gut von den Patienten toleriert wie die konventionelle rTMS-Behandlung.  

Schlussfolgerung: Diese Pilot-Studien-Daten zeigen eindrucksvoll das Potential innovativer neuromodulatorischer Behandlungsprotokolle. Aller Erwartung nach wird der Technik der transkraniellen Magnetstimulation in den nächsten Jahren weitere Bedeutung im Rahmen der neurobiologischen Grundlagenforschung wie auch der klinischen Versorgung depressiver Patienten zukommen.  

Literatur:

1. Ressler KJ, Mayberg HS. Targeting abnormal neural circuits in mood and anxiety disorders: from the laboratory to the clinic. Nat Neurosci. 2007 Sep;10(9):1116-24.

2. George MS, Taylor JJ, Short EB. The expanding evidence base for rTMS treatment of depression. Curr Opin Psychiatry. 2013 Jan;26(1):13-8.

3. Rossi S, Hallett M, Rossini PM, Pascual-Leone A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. ClinNeurophysiol. 2009;120(12):2008-39.

4. Ridding MC, Rothwell JC. Is there a future for therapeutic use of transcranial magnetic stimulation? Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):559-67.

5. Deng ZD, Peterchev AV, Lisanby SH. Coil design considerations for deep-brain transcranial magnetic stimulation (dTMS). Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2008;2008:5675-9.

6. Roth Y, Amir A, Levkovitz Y, Zangen A. Three-dimensional distribution of the electric field induced in the brain by transcranial magnetic stimulation using figure-8 and deep H-coils. J Clin Neurophysiol. 2007 Feb;24(1):31-8.

7. Salvador R, Miranda PC, Roth Y, Zangen A. High permeability cores to optimize the stimulation of deeply located brain regions using transcranial magnetic stimulation. Phys Med Biol. 2009 May 21;54(10):3113-28.

8. Ballmaier M, Toga AW, Blanton RE, Sowell ER, Lavretsky H, Peterson J, et al. Anterior cingulate, gyrus rectus, and orbitofrontal abnormalities in elderly depressed patients: an MRI-based parcellation of the prefrontal cortex. Am J Psychiatry. 2004 Jan;161(1):99-108.

9. Mayberg HS, Liotti M, Brannan SK, McGinnis S, Mahurin RK, Jerabek PA, et al. Reciprocal limbic-cortical function and negative mood: converging PET findings in depression and normal sadness. Am J Psychiatry. 1999 May;156(5):675-82.

10. Liotti M, Mayberg HS, Brannan SK, McGinnis S, Jerabek P, Fox PT. Differential limbic--cortical correlates of sadness and anxiety in healthy subjects: implications for affective disorders. Biol Psychiatry. 2000 Jul 1;48(1):30-42.

11. Holthoff VA, Beuthien-Baumann B, Zundorf G, Triemer A, Ludecke S, Winiecki P, et al. Changes in brain metabolism associated with remission in unipolar major depression. Acta Psychiatr Scand. 2004 Sep;110(3):184-94.

12. Hayward G, Mehta MA, Harmer C, Spinks TJ, Grasby PM, Goodwin GM. Exploring the physiological effects of double-cone coil TMS over the medial frontal cortex on the anterior cingulate cortex: an H2(15)O PET study. Eur J Neurosci. 2007 Apr;25(7):2224-33.


Publikation:

The ACDC Pilot Trial: Targeting the Anterior Cingulate by Double Cone Coil rTMS for the treatment of Depression.
In: Brain Stimulation, Volume 8, Issue 2, March–April 2015, 240–246.
Peter M. Kreuzer, Martin Schecklmann, Astrid Lehner, Thomas C. Wetter, Timm B. Poeppl, Rainer Rupprecht, Dirk de Ridder, Michael Landgrebe, Berthold Langguth

 

    Kontaktdaten
Dr. med Peter Kreuzer Dr. med Peter Kreuzer
Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Telefon: 0941 941-1256
E-Mail: peter.kreuzer@medbo.de
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