Hoppa direkt till innehållet
printicon
Huvudmenyn dold.

Effekter av djup hjärn-stimulering på tal hos Parkinsonpatienter

Forskningsprojekt Djup hjärnstimulering används allt mera för att behandla Parkinsons sjukdom. De stimulerade hjärnområdena, Subthalamus Nucleus och Caudal Zona Incerta, har medfört goda resultat för t.ex. skakningar, men inte lika entydigt positiva effekter på talet.

Projektet syftar till att undersöka på vilket sätt talet hos patienter med Parkinsons sjukdom påverkas av behandling med hjälp av djup hjärnstimulering. Två stimulerade områden utvärderas med hjälp av metoder från akustisk fonetik för att studera behandlingarnas positiva och negativa effekter på patientens artikulatoriska förmåga och i patientens röstegenskaper. Vi hoppas på detta sätt kunna bidra med en mer detaljerad bild av behandlingens effekter på talet, så att dessa aspekter kan tas i beaktande i behandling av patienter samt i forskning gällande de stimulerade områdenas motoriska effekter.

Projektansvarig

Janis van Doorn
Professor emerita
E-post
E-post

Projektöversikt

Projektperiod:

2011-02-21 2012-12-31

Finansiering

Finansår , 2009, 2010, 2011

huvudman: Fredrik Karlsson, finansiar: VR, y2009: 351, y2010: 702, y2011: 351,

Medverkande institutioner och enheter vid Umeå universitet

Institutionen för klinisk vetenskap

Forskningsområde

Språkvetenskap

Projektbeskrivning

Med sin grund i en nedsatt produktion av dopamin har Parkinsons sjukdom traditionellt behandlats farmakologiskt. Dock har, sedan den först utfördes 1993, elektrisk deep brain stimulering av nucleus subthalamicus (DBS-STN) utförts i ökande grad. DBS-STN har visat sig ge goda resultat vad gäller hämmandet av ofrivilliga rörelser i t.ex. händer och armar, speciellt för patienter i den senare delen av sjukdomsförloppet.

Dock har inte den kommunikativa förmågan, i form av förmågan att producera tal, uppvisat samma generella förbättring som en följd DBS-STN ) som övriga symptom. Patienter har visat sig först inte alls uppvisa någon förbättring i förmåga till tal som en följd av operationen, och har sedan i vissa fall även uppvisat en gradvis försämring med tiden. Andra patienter (4-17% prevalens) har uppvisat en omedelbar försämring i förmåga till talproduktion. Effekten av stimulans i STN på förmågan till talad kommunikation bör alltså i sig anses vara värd att undersöka vidare för att fastställa denna negativa effekts orsaker och egenskaper.

Den kirurgiska metodutvecklingen har dock fortgått och på senare tid har kliniska försök med stimulering av andra områden uppvisat bättre resultat jämfört med STN. Speciellt har stimulering av de jämfört med STN närliggande områdena caudal zona inserta (cZi), ett område bakom STN, visat sig ge bättre större motorisk förbättring jämfört med STN host patienter med svårbehandlad Parkinson. Ingen av dessa nya metoder har dock undersökts vad gäller dess inverkan på förmågan till tal.

En detaljerad kvantifiering av produktionsförmåga

De rapporter som gjorts angående DBS-STNs små eller negativa effekt på patienternas förmåga till talad kommunikation ger en indikation om att detta område som bör speciellt studeras för dessa patientgrupper för att öka och säkerställa gruppens Quality of Life. Bedömningarna ger dock ingen detaljerad information om vad som är orsaken till denna patientgrupps bedömda negativa utveckling som en följd av DBS-STN . För att nå bortom dessa grova bedömningar av talets kvalitet och patientens produktionsförmåga krävs detaljerade studier av aspekter hos talproduktionens koordination mellan artikulatoriska enheter och det akustiska resultatet under en mängd olika betingelser.
En första bas för en utvärdering av produktionsförmågan vad gäller talad kommunikation hos patienter med Parkinsons sjukdom finner man i det producerade talets akustiska egenskaper. Inom tal-vetenskaperna har grundforskning gällande kopplingen mellan den artikulatoriska rörelsen och det akustiska resultatet länge förts, och ett rad akustiska korrelat för artikulatoriska rörelser har fastställts. Man kan alltså, utifrån det akustiska resultatet, få en god bild av produktionens egenskaper och därigenom också en bild av i vilka aspekter tal hos patienter med nedsatt oral kommunikations-förmåga hindras i sin produktion.

Detta specifika projekt ansluter till ett större program som bedrivits som ett samarbete mellan Umeå Universitet och Västerbottens läns landsting. Projektet har samlat in synkroniserade mätningar av det producerade talet och kinematiska data och data gällande sväljning från patienter som behandlats med DBS-STN och samlar nu in data från patienter som genomgått DBS-STN och DBS-cZi. Inom detta projekt tar vi vara på redan insamlade data, studerar patientgruppens utveckling i gällande förmåga till tal under stimulering (relativt talförmågan utan stimulering) samt undersöker hur olika denna utveckling påverkas av det valda stimulerade området.

Material

Materialet samplas för närvarande in genom ett longitudinellt förfarande. Grundläggande data samlas in före operation utan medicinering (ett uppehåll på 12 timmar) och med medicinering (1,5 gånger en normal morgon-dos). Patienten följs sedan upp 6,12, (och senare också 24 och 36 månader) efter operationen. De postoperativa uppföljningarna genomförs med medicinering, men med stimulering AV (där patienten då har haft stimuleringen avstängd i minst tre timmar före testning) eller simulering PÅ (stimulering sätts på minst en timme före test).

Från den insamlade akustiska signalen extraheras sedan akustiska parametrar som har visat sig vara viktiga för talet, så som uppskattningar av vokalrymdens storlek och precision, voice onset time, graden av tid i pauser, grundtonens frekvens (medelvärde och distribution), jitter, shimmer och relativ tremor. På detta sätt kan den insamlade tal-materialet ge en detaljrik bild av patientens artikulationsförmåga under den givna betingelsen.

Patientgruppen

Den studerade gruppen patienter rekryteras från de patienter som valts ut för behandling med cZi vid Norrlands Universitetssjukhus, samt de 24 patienter som tidigare behandlats med STN-stimulering mellan 2003 och 2008 och som tidigare inkluderats i studien.

Analys

Det analysarbete jag ämnar utföra om inom detta projekt berör främst kopplingen mellan de olika betingelserna i studiens design (medicinering PÅ/AV, stimulering PÅ/AV, utvärderings-fas, samt stimulerat område) i termer av dess effekter på talet och på artikulatorisk förmåga. Det insamlade tal-materialet kommer att segmenteras fonetiskt i de delar där den fonetiska kontexten tillåter en uppskattning av talarens tal-akustiska egenskaper som är statistiskt pålitlig. I de markerade segmenten kommer sedan etablerade akustiska korrelat till fonetiska artikulatoriska egenskaper att extraheras och studeras.

Projektets betydelse

Projektets stora värde härrör från två av projektets övergripande mål. För det första kan man se att eftersom djup hjärnstimulering i ökande grad anses vara en produktiv behandlingsform for patienter med Parkinsons sjukdom p.g.a. de utvärderingar man gjort av behandlingens effekter på patientens totala motoriska förmåga, trots att man i vissa fall även påvisat försämringar i talet, är det väldigt viktigt att utöka vår förståelse i vad dessa försämringar kan bestå i. Det är också viktigt att få en bild av vilka delar som påverkas av behandlingen, antingen positivt eller negativt, så att en adekvat uppföljning kan göras för att eventuellt försöka lindra eventuella bieffekter av behandlingen. Detta för att kunna göra en adekvat bedömning av behandlingens potentiella inverkan på patientens Quality of life innan behandlingen utförs, samt att kunna ge patienten en så fullvärdig bild av dennes troliga tillvaro efter operationen som möjligt.

För det andra kan man se att det är viktigt att utvärdera den relativt nya metodutvecklingen gällande djup hjärnstimulering som behandlingsmetod för patienter med Parkinsons sjukdom också i avseende på talet. Frågan är i vilken grad det nya området (cZi) skiljer sig gentemot, eller delar, den tidigare metodens potentiellt negativa eller oförändrade utvecklingen i patientgruppens postoperativa talförmåga. Projektet kan därför ge en ökad kännedom om behandlingens totala effekt på patienten, och därmed potentiellt också ge ökad säkerhet i bestämmandet av behandlingsmetod, samt en bättre eftervård.