Abstract

Idiopathic Parkinson’s disease (PD) is globally the most common neurodegenerative movement disorder and it affects not only physical and cognition but also the activities of daily living and social life. Deep brain stimulation (DBS) is the neurosurgical treatment in advanced PD and it is the most common indication of DBS surgery. In PD, the most common target area of stimulation is the subthalamic nucleus (STN) in order to alleviate motor symptoms, e.g., rigidity, tremor and bradykinesia. After STN DBS, PD-medication, which includes levodopa, can be reduced. Thus, levodopa-induced involuntary hyperkinetic movements, i.e., dyskinesias are alleviated and the PD patient’s condition becomes more stable.

Studies I-II were undertaken to evaluate the beneficial effects of bilateral STN DBS stimulation on PD patient’s motor symptoms and levodopa reduction 12 months after DBS surgery, when the DBS surgery was based on high-quality 3T MRI and the follow-up was conducted by the same DBS team. The results were compared with a previous study from OUH, which was presented by Tuomo Erola in his 2006 thesis. In Study II, the main interest was to study whether stimulation of the hyperdirective pathways between the lateral border of the STN and prefrontal cortex correlated with the motor outcome and levodopa reduction. The study implicated that diffusion tensor images (DTI) -based tractography can be applied in a clinically reasonable way for DBS targeting.

The paediatric population is the smallest and the most fragile DBS patient group and the usual indication is severe hyperkinetic movement disorder, e.g., dystonia. Paediatric DBS surgery (pDBS) is not an everyday procedure and the pre- and postoperative preparations are as important as the surgery itself. For this reason practical instructions are required when starting a pDBS centre. This is the topic of Study III.

Tiivistelmä

Parkinsonin tauti on maailmanlaajuisesti yleisin aivoja rappeuttava liikehäiriösairaus. Se ei vaikuta ainoastaan ruumiillisesti ja tietotaidollisesti, vaan myös potilaan ja hänen läheisten koko arkielämään. Syväaivostimulaatio (engl. deep brain stimulation, DBS) on neurokirurginen hoitomuoto, jonka käytön yleisin peruste on edennyt Parkinsonin tauti. Tavallisimmin stimulaation kohdealueena käytetään aivojen näkökukkulan alapuolista hermosolukertymää (lat. subthalamic nucleus, STN). Tämän alueen stimulointi lievittää parkinsonintaudin liikehäiriöitä (jäykkyyttä, vapinaa ja liikkeiden hitautta). Stimulaation aloituksen jälkeen levodopalääkitystä päästään keventämään, jolloin lääkityksen haittavaikutukset lievittyvät ja potilaan voinnista tulee vakaampi.

Tämän tutkimuksen I ja II osatyön aiheena oli arvioida parkinsonpotilaiden liikehäiriöoireiden ja levodopalääkityksen muutoksia 12 kuukauden seuranta-aikana STN DBS leikkauksen jälkeen. Leikkaustoimenpide perustui aivojen korkealaatuiseen korkeakenttämagneettikuvaukseen (3 tesla), ja leikkauksen jälkeinen yhden vuoden pituinen seuranta toteutettiin saman DBS-ryhmän toimesta. Tutkimustuloksia verrattiin Oulun yliopistossa vuonna 2006 julkaistuun Tuomo Erolan väitöskirjan tuloksiin. Lisäksi II osatyössä mielenkiinnon kohteena oli tutkia STN-ulkoreunan sekä otsalohkon etummaisen osan välisiä erityisen nopeita valkeanaivoaineen ratoja sekä sitä, onko ratojen eri osien stimuloinnilla vaikutusta potilaan liikehäiriön tai levodopalääkityksen muutokseen.

Tutkimuksen III osatyössä käsiteltiin lasten DBS-hoitoa. Tämän ryhmän potilailla on yleensä vaikea liikehäiriö, kuten esimerkiksi lihasvääntötauti (dystonia), mikä tekee heistä erityisen hauraan potilasryhmän. Lapsipotilaiden DBS-hoito vaatii hyvän ennakkovalmistelun sekä leikkauksen hyvän jälkihoidon ja seurannan. Tämän vuoksi oli tarpeellista luoda ohjeistus lasten DBS-hoidolle.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Lahtinen, M., Haapaniemi, T., Kauppinen, M., Salokorpi, N., Heikkinen, E., & Katisko, J. (2020). A comparison of indirect and direct targeted STN DBS in the treatment of Parkinson’s disease—surgical method and clinical outcome over 15-year timespan. Acta Neurochirurgica, 162(5), 1067–1076. https://doi.org/10.1007/s00701-020-04269-x

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Kähkölä, J., Lahtinen, M., Keinänen, T., & Katisko, J. (2023). Stimulation of the presupplementary motor area cluster of the subthalamic nucleus predicts more consistent clinical outcomes. Neurosurgery, 92(5), 1058–1065. https://doi.org/10.1227/neu.0000000000002292

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Lahtinen, M., Helander, H., Vieira, P., Uusimaa, J., & Katisko, J. (2022). Starting a DBS service for children: It’s not the latitude but the attitude - Establishment of the paediatric DBS centre in Northern Finland. European Journal of Paediatric Neurology, 36, 107–114. https://doi.org/10.1016/j.ejpn.2021.12.003

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version