Dans une étude récente publiée dans le Rapports scientifiquesun groupe de chercheurs a évalué l’efficience, l’efficacité thérapeutique et les perceptions des patients d’un système robotique personnalisé pour le placement des bobines de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) dans le traitement de la dépression par rapport aux méthodes manuelles traditionnelles.
Arrière-plan
Le TMS est une méthode non invasive qui utilise des champs magnétiques pour cibler les neurones du cerveau. En particulier dans le traitement de la dépression par TMS répétitive (rTMS), il est essentiel de se concentrer sur des régions spécifiques du cerveau, telles que le cortex préfrontal dorsolatéral gauche (DLPFC) qui présente une activité réduite chez les patients déprimés.
Généralement, la « règle des 5 cm » identifie cette zone, mais la neuronavigation permet une plus grande précision. Le placement correct des bobines est primordial pour plusieurs raisons, notamment le ciblage, la sécurité, la cohérence, la personnalisation et l’optimisation des paramètres de stimulation.
Des études ont indiqué que les systèmes robotisés TMS offrent une précision améliorée et un temps de configuration réduit par rapport aux méthodes manuelles. Malgré les inquiétudes concernant les accidents potentiels avec les robots, les recherches sur l’efficacité du TMS robotique et les perspectives des patients sont limitées.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, un robot de positionnement a été conçu pour une stimulation cérébrale non invasive afin d’améliorer la précision et la répétabilité du processus de stimulation. Les robots industriels traditionnels, en raison de leur conception, peuvent être encombrants lorsqu’ils travaillent autour de la tête humaine.
En réponse, un modèle robotique rTMS innovant a été créé, comprenant un bras en série avec un mécanisme sphérique. Cette conception a donné la priorité à la sécurité et à l’efficacité des mouvements autour du cerveau. La version avancée de ce robot avait un espace de travail plus large, une charge utile plus importante et une meilleure stabilité du système, le tout conçu pour stimuler le cortex préfrontal.
Ce modèle robotique a conservé ses avantages mécaniques sphériques tout en présentant un espace de travail plus large pour s’adapter à une taille de tête humaine moyenne et une charge utile plus lourde pour la bobine TMS et ses câbles.
Pour accueillir des patients de différentes hauteurs, une scène réglable verticalement a été ajoutée, qui était réglée une fois le patient assis et restait constante tout au long du traitement. Des mécanismes de sécurité ont été intégrés, notamment un système de freinage et un capteur de force ou de couple (FT), garantissant l’arrêt du robot si des événements inattendus étaient détectés.
Pour commander le robot, une solution analytique a été utilisée, éliminant les problèmes potentiels et limitant les mouvements du robot. Le mouvement du robot était régulé à une fréquence de 1 kHz, avec un système de suivi optique fonctionnant à 30 Hz.
Étant donné que les patients peuvent bouger pendant les 20 minutes de traitement, le robot a été conçu pour anticiper et s’adapter à ces mouvements, garantissant ainsi un positionnement précis de la bobine.
L’utilisation du robot dans le traitement rTMS offre plusieurs avantages, notamment un placement plus précis et plus cohérent des bobines assistées par robot par rapport au positionnement manuel, et une répétabilité améliorée du traitement grâce à la sauvegarde des positions cibles spécifiques au patient via la neuronavigation.
Une interface utilisateur graphique (GUI) intégrée, comprenant la neuronavigation, a aidé à localiser le site de stimulation à l’aide de données d’imagerie par résonance magnétique (IRM). Le modèle cérébral du patient a été généré grâce à des techniques d’imagerie avancées, permettant aux cliniciens de cibler avec précision la région corticale requise.
Une fois que les positions du robot et de la tête du patient ont été déterminées et visualisées dans le système de navigation, le robot a pu se déplacer directement vers le point de stimulation après le traitement initial.
Plus loin, des patients diagnostiqués avec un trouble dépressif majeur ont été recrutés et, sur les quinze premiers, quatorze ont été affectés au groupe rTMS robotique ou manuel. L’étude a respecté les directives éthiques et tous les participants ont donné leur consentement éclairé.
Après des évaluations préliminaires, les patients ont été assignés à recevoir des traitements rTMS robotisés ou manuels sur trois semaines. Les paramètres de traitement étaient cohérents dans les deux groupes.
Un ensemble de techniques d’imagerie, notamment l’IRM et la tomodensitométrie par émission de photons uniques (SPECT), ont été utilisés pour l’analyse avant et après le traitement. Les données ont ensuite été analysées statistiquement pour déterminer l’efficacité et la précision des deux approches.
Résultats de l’étude
Pour comprendre le mouvement de la tête lors d’une séance rTMS, les chercheurs ont utilisé un appareil de mesure 3D pour enregistrer la pose de la tête. Alors qu’il était demandé aux sujets de garder la tête immobile, les erreurs ont progressivement augmenté au fil du temps, étant donné que leur cou n’était pas fixé en place.
L’équipe a conçu deux expériences comparant les méthodes de réglage manuelles et assistées par robot. La première expérience a évalué la précision et la vitesse avec lesquelles la bobine a atteint sa région cible dans la zone corticale. Les résultats de cette expérience ont révélé que la méthode manuelle prenait presque deux fois plus de temps que la méthode assistée par robot.
Cet écart pourrait être encore plus prononcé si l’on considère deux facteurs : premièrement, les ajustements manuels s’arrêtaient généralement une fois que les cliniciens estimaient qu’ils ne pouvaient pas améliorer l’erreur de positionnement actuelle, qui avait tendance à être plus importante que les erreurs observées avec les ajustements robotiques.
Deuxièmement, la vitesse du robot a été intentionnellement ralentie à certains endroits pour garantir la sécurité des patients. L’étude a noté que la méthode manuelle entraînait généralement des erreurs plus importantes que la méthode robotique. La difficulté de contrôler manuellement la bobine, car sa position et son orientation nécessitent des ajustements simultanés, est l’une des principales raisons de ces écarts.
Les données historiques des recherches antérieures de l’équipe sur le placement de la stimulation par ultrasons ont été référencées. Comparé à la bobine TMS, le transducteur à ultrasons plus léger était plus facile à positionner manuellement, ce qui lui permet d’obtenir une précision dépassant les résultats de l’expérience actuelle.
L’étude a également examiné la cohérence du placement des bobines au fil du temps. Les données ont montré que les erreurs de positionnement manuel augmentaient considérablement en seulement 5 minutes, entraînant un décalage de 9,81 mm par rapport au placement d’origine après 10 minutes. En revanche, la méthode assistée par robot a montré une précision impressionnante, aboutissant à une erreur de position finale et d’orientation de seulement 1,43 mm et 0,32°.
Concernant les caractéristiques démographiques et cliniques, aucune différence significative n’a été trouvée en termes d’âge, de sexe ou de Beck Depression Inventory (BDI-II). Suite au traitement rTMS, une tendance à la diminution des scores BDI a été observée dans le groupe assisté par robot, alors que le groupe manuel n’a montré aucun changement de ce type.
Notamment, les changements dans les scores BDI entre les deux groupes n’étaient pas statistiquement significatifs. L’analyse SPECT a suggéré une augmentation potentielle du rCBF dans le DLPFC gauche pour le groupe assisté par robot, non observée dans le groupe manuel, mais les différences entre les groupes étaient insignifiantes.
L’étude a également utilisé un questionnaire pour comprendre les effets secondaires potentiels lorsque des robots sont utilisés dans le traitement. Ce questionnaire a évalué le confort, le temps d’installation, la répétabilité, l’intensité et la sécurité pendant la SMTr robotisée.
Fait intéressant, bien que le positionnement de la bobine soit géré par un robot, les patients ont déclaré se sentir en sécurité et à l’aise. Cependant, certains ont déclaré avoir l’impression que la bobine n’était pas toujours placée dans la même région, même si le système était conçu pour maintenir une marge d’erreur constante.
L’équipe a émis l’hypothèse que les patients pourraient avoir involontairement déplacé le marqueur sur leur tête, affectant ainsi la position relative de la bobine. Une autre découverte inattendue était que certains patients ressentaient des intensités de stimulation variables au fil des séances, ce qui, selon les chercheurs, pourrait être dû à une adaptation sensorielle.
