Głęboka stymulacja mózgu - Deep brain stimulation

Głęboka stymulacja mózgu
Tiefe Hirnstymulacja - Sonden RoeSchaedel ap.jpg
Sondy DBS pokazane na zdjęciu rentgenowskim czaszki (białe obszary wokół szczęki i żuchwy reprezentują protezy metalowe i nie mają związku z urządzeniami DBS)
Siatka D046690
MedlinePlus 007453

Głęboka stymulacja mózgu ( DBS ) to zabieg neurochirurgiczny polegający na umieszczeniu urządzenia medycznego zwanego neurostymulatorem (czasami określanym jako „rozrusznik mózgu”), który wysyła impulsy elektryczne przez wszczepione elektrody do określonych celów w mózgu (jądra mózgu ) w leczeniu zaburzeń ruchowych, w tym choroby Parkinsona , drżenia samoistnego , dystonii i innych stanów, takich jak zaburzenia obsesyjno-kompulsyjne i padaczka. Chociaż podstawowe zasady i mechanizmy nie są w pełni zrozumiałe, DBS bezpośrednio zmienia aktywność mózgu w kontrolowany sposób.

DBS został zatwierdzony przez Food and Drug Administration jako leczenie drżenia samoistnego i choroby Parkinsona (PD) od 1997 roku. DBS został zatwierdzony do leczenia dystonii w 2003 roku, zaburzeń obsesyjno-kompulsywnych (OCD) w 2009 roku i padaczki w 2018 roku. badano w badaniach klinicznych jako potencjalne leczenie przewlekłego bólu w różnych zaburzeniach afektywnych, w tym dużej depresji . Jest to jedna z nielicznych procedur neurochirurgicznych, które pozwalają na prowadzenie badań na ślepo .

Zastosowanie medyczne

Wprowadzenie elektrody podczas zabiegu z wykorzystaniem ramy stereotaktycznej

Choroba Parkinsona

DBS służy do radzenia sobie z niektórymi objawami choroby Parkinsona, których nie można odpowiednio kontrolować za pomocą leków. PD leczy się przez zastosowanie stymulacji o wysokiej częstotliwości (>100 Hz) do trzech struktur docelowych, a mianowicie do wzgórza środkowobocznego, wewnętrznego bladego i jądra podwzgórzowego (STN), aby naśladować kliniczne skutki uszkodzenia. Jest zalecany osobom z PD z fluktuacjami ruchowymi i drżeniem niewystarczająco kontrolowanym przez leki lub osobom nietolerującym leków, o ile nie mają poważnych problemów neuropsychiatrycznych . W chP leczono stymulatorami neuronów cztery obszary mózgu. Są internus gałce bladej , wzgórze , podwzgórzowego rdzeń i pierścień pedunculopontine . Jednak większość operacji DBS w rutynowej praktyce koncentruje się na globus pallidus internus lub jądrze podwzgórzowym.

  • DBS globus pallidus internus zmniejsza niekontrolowane ruchy drżenia zwane dyskinezami. Umożliwia to pacjentowi przyjmowanie odpowiedniej ilości leków (zwłaszcza lewodopy), co prowadzi do lepszej kontroli objawów.
  • DBS jądra podwzgórzowego bezpośrednio zmniejsza objawy choroby Parkinsona. Umożliwia to zmniejszenie dawki leków przeciwparkinsonowskich.
  • DBS PPN może pomóc w zamrożeniu chodu, natomiast DBS wzgórza może pomóc w drżeniu. Cele te nie są rutynowo wykorzystywane.

Wybór właściwego celu DBS to skomplikowany proces . Do wyboru celu wykorzystuje się wiele cech klinicznych, w tym – identyfikację najbardziej dokuczliwych objawów, aktualnie przyjmowaną przez pacjenta dawkę lewodopy, skutki i skutki uboczne aktualnie stosowanych leków oraz współistniejące problemy. Na przykład DBS jądra podwzgórzowego może nasilać depresję i dlatego nie jest preferowany u pacjentów z niekontrolowaną depresją.

Ogólnie DBS wiąże się z 30–60% poprawą oceny motorycznej.

zespół Tourette'a

Dalsze informacje: Zarządzanie zespołem Tourette'a

DBS stosowano eksperymentalnie w leczeniu dorosłych z ciężkim zespołem Tourette'a, którzy nie reagują na konwencjonalne leczenie. Pomimo szeroko nagłośnionych wczesnych sukcesów, DBS pozostaje wysoce eksperymentalną procedurą leczenia Tourette'a i potrzebne są dalsze badania, aby ustalić, czy długoterminowe korzyści przewyższają ryzyko. Procedura jest dobrze tolerowana, ale powikłania obejmują „krótki czas pracy baterii, nagłe pogorszenie objawów po zaprzestaniu stymulacji, konwersję hipomaniakalną lub maniakalną oraz znaczny czas i wysiłek związany z optymalizacją parametrów stymulacji”. Od 2006 roku zgłoszono pięć osób z ZT; wszyscy doświadczyli redukcji tików i zaniku zachowań obsesyjno-kompulsywnych.

Zabieg jest inwazyjny i kosztowny oraz wymaga długotrwałej fachowej opieki. Korzyści dla ciężkiego Tourette'a nie są rozstrzygające, biorąc pod uwagę mniej silne efekty tej operacji obserwowane w Holandii . Tourette'a występuje częściej w populacjach pediatrycznych , z tendencją do remisji w wieku dorosłym, więc generalnie nie byłaby to zalecana procedura dla dzieci. Ponieważ diagnoza Tourette'a opiera się na historii objawów, a nie na analizie aktywności neurologicznej, nie zawsze może być jasne, jak zastosować DBS dla konkretnej osoby. Ze względu na obawy związane ze stosowaniem DBS w leczeniu zespołu Tourette'a , Tourette Association of America powołało grupę ekspertów w celu opracowania zaleceń dotyczących stosowania i potencjalnych badań klinicznych DBS w ZT.

Robertson poinformował, że DBS był stosowany u 55 osób dorosłych do 2011 roku, pozostawał wówczas leczeniem eksperymentalnym i zalecił, aby procedura „powinna być przeprowadzana wyłącznie przez doświadczonych neurochirurgów funkcjonalnych działających w ośrodkach, które mają również dedykowaną klinikę zespołu Tourette'a”. Według Malone i in. (2006) „Należy brać pod uwagę tylko pacjentów z ciężką, wyniszczającą i oporną na leczenie chorobą; podczas gdy osoby z poważnymi zaburzeniami osobowości i problemami związanymi z nadużywaniem substancji powinny być wykluczone”. Du i in. (2010) mówią: „Jako terapia inwazyjna DBS jest obecnie zalecana tylko dla poważnie dotkniętych, opornych na leczenie dorosłych osób z ZT”. Singer (2011) mówi: „do czasu ustalenia kryteriów doboru pacjentów i wyników dokładnie kontrolowanych badań klinicznych zaleca się ostrożne podejście”. Viswanathan i in. (2012) twierdzą, że DBS powinien być stosowany u osób z „poważnym upośledzeniem funkcjonalnym, które nie może być leczone medycznie”.

Niekorzystne skutki

Arteriogram zaopatrzenia tętniczego, które może spowodować krwotok podczas implantacji DBS.

DBS niesie ze sobą ryzyko poważnej operacji, a odsetek powikłań jest związany z doświadczeniem zespołu chirurgicznego. Główne powikłania to krwotok (1–2%) i infekcja (3–5%).

Istnieje możliwość wystąpienia neuropsychiatrycznych skutków ubocznych po DBS, w tym apatii , halucynacji , hiperseksualności , dysfunkcji poznawczych , depresji i euforii . Jednak efekty te mogą być tymczasowe i związane z (1) prawidłowym umieszczeniem elektrod, (2) stymulacją w pętli otwartej VS w pętli zamkniętej, co oznacza stałą stymulację lub system dostarczania monitorowania AI oraz (3) kalibracją stymulatora, więc te skutki uboczne są potencjalnie odwracalne.

Ponieważ mózg może nieznacznie się przesunąć podczas operacji, elektrody mogą zostać przesunięte lub przemieszczone z określonego miejsca. Może to powodować głębsze komplikacje, takie jak zmiany osobowości, ale nieprawidłowe umieszczenie elektrod jest stosunkowo łatwe do zidentyfikowania za pomocą tomografii komputerowej . Mogą również wystąpić powikłania operacji, takie jak krwawienie w mózgu. Po zabiegu obrzęk tkanki mózgowej, łagodna dezorientacja i senność są normalne. Po 2–4 tygodniach wizyta kontrolna polega na usunięciu szwów , włączeniu neurostymulatora i zaprogramowaniu go.

Upośledzone umiejętności pływania pojawiły się jako nieoczekiwane ryzyko zabiegu; kilku pacjentów z chorobą Parkinsona utraciło zdolność pływania po otrzymaniu głębokiej stymulacji mózgu.

Mechanizmy

Dokładny mechanizm działania DBS nie jest znany. Różne hipotezy próbują wyjaśnić mechanizmy DBS:

  1. Blokada depolaryzacji: Prądy elektryczne blokują wyjście neuronowe w miejscu elektrody lub w jego pobliżu.
  2. Hamowanie synaptyczne: Powoduje to pośrednią regulację wyjścia neuronowego poprzez aktywację zakończeń aksonów z połączeniami synaptycznymi z neuronami w pobliżu elektrody stymulującej.
  3. Desynchronizacja nieprawidłowej aktywności oscylacyjnej neuronów
  4. Aktywacja antydromiczna aktywująca/blokująca odległe neurony lub blokująca wolne aksony

DBS reprezentuje zaliczkę na poprzednich zabiegów, które zaangażowane pallidotomii (tj chirurgiczna ablacja gałki bladej ) lub talamotomia (tj chirurgiczna ablację wzgórza). Zamiast tego w gałce bladej , jądrze brzusznym pośrednim wzgórza lub jądrze podwzgórzowym wszczepia się cienką elektrodę z wieloma elektrodami , a impulsy elektryczne są stosowane terapeutycznie. Doprowadzenie z implantu jest przedłużone do neurostymulatora pod skórą w okolicy klatki piersiowej.

Jego bezpośredni wpływ na fizjologię komórek mózgowych i neuroprzekaźników jest obecnie dyskutowany, ale wysyłając impulsy elektryczne o wysokiej częstotliwości do określonych obszarów mózgu, może łagodzić objawy i bezpośrednio zmniejszać skutki uboczne wywoływane przez leki na PD, umożliwiając zmniejszenie dawki leków lub uczynienie schematu leczenia bardziej tolerowanym.

Komponenty i rozmieszczenie

System DBS składa się z trzech elementów: wszczepionego generatora impulsów (IPG), elektrody i przedłużki. IPG to zasilany bateryjnie neurostymulator zamknięty w tytanowej obudowie, który wysyła impulsy elektryczne do mózgu, które zakłócają aktywność neuronową w miejscu docelowym. Przewód jest zwiniętym drutem izolowanym poliuretanem z czterema elektrodami platynowo-irydowymi i umieszczonym w jednym lub dwóch różnych jądrach mózgu. Przewód jest połączony z IPG za pomocą przedłużenia, izolowanego przewodu, który biegnie pod skórą, od głowy, w dół boku szyi, za uchem, do IPG, który jest umieszczany podskórnie poniżej obojczyka lub w niektórych przypadkach, brzuch . IPG może być skalibrowany przez neurologa , pielęgniarkę lub przeszkolonego technika, aby zoptymalizować tłumienie objawów i kontrolować skutki uboczne.

Odprowadzenia DBS są umieszczane w mózgu zgodnie z rodzajem objawów, które mają być rozwiązane. W przypadku drżenia samoistnego nie związanego z chorobą Parkinsona elektrodę umieszcza się w jądrze brzuszno-pośrednim wzgórza lub w zona incerta ; w przypadku dystonii i objawów związanych z PD ( sztywność , spowolnienie ruchowe / akinezja i drżenie ) elektrodę można umieścić w gałce bladej wewnętrznej lub jądrze podwzgórzowym ; na OCD i depresję do jądra półleżącego ; na nieustanny ból tylnego obszaru wzgórza lub szarość okołowodociągową ; oraz do leczenia padaczki do jądra przedniego wzgórza .

Wszystkie trzy składniki są chirurgicznie wszczepiane do ciała. Implantacja elektrody może odbywać się w znieczuleniu miejscowym lub w znieczuleniu ogólnym („ds uśpienia”), tak jak w przypadku dystonii. W czaszce wywiercony jest otwór o średnicy około 14 mm i elektroda sondy jest wprowadzana stereotaktycznie , stosując stereotaksję opartą na ramce lub bezramową. Podczas wybudzonej procedury w znieczuleniu miejscowym informacja zwrotna od osoby jest wykorzystywana do określenia optymalnego położenia elektrody stałej. Podczas zabiegu podczas snu śródoperacyjne prowadzenie MRI jest wykorzystywane do bezpośredniej wizualizacji tkanki mózgowej i urządzenia. Instalacja IPG i przedłużaczy odbywa się w znieczuleniu ogólnym. Prawa strona mózgu jest stymulowana w celu zajęcia się objawami po lewej stronie ciała i odwrotnie.

Badania

Chroniczny ból

Stymulacja Istota szara okołowodociągowa i okołokomorowego szarości dla nocyceptywnego bólu , a kapsułka wewnętrzny , brzuszne tylno jądro i brzuszne tylno jądro na ból neuropatyczny przyniosły imponujące rezultaty niektórych osób, ale wyniki są różne. Jedno z badań 17 osób z nieuleczalnym bólem nowotworowym wykazało, że 13 osób praktycznie nie odczuwało bólu, a tylko cztery wymagały opioidowych leków przeciwbólowych po wyjściu ze szpitala po interwencji. Większość ostatecznie uciekała się do opioidów, zwykle w ciągu ostatnich kilku tygodni życia. DBS zastosowano również w przypadku bólu kończyn fantomowych .

Duża depresja i zaburzenie obsesyjno-kompulsywne

RTG boczne głowy: Głęboka stymulacja mózgu w zaburzeniu obsesyjno-kompulsywnym (OCD). 42-latek, operacja 2013.

DBS był stosowany w niewielkiej liczbie badań klinicznych w leczeniu osób z ciężką depresją oporną na leczenie (TRD). Wiele celów neuroanatomicznych zostało użytych w DBS dla TRD, w tym podkolanowy zakręt obręczy, tylny zakręt prosty, jądro półleżące , torebka brzuszna/prążkowie brzuszne, dolny szypułka wzgórza i habenula boczna. Niedawno zaproponowanym celem interwencji DBS w depresji jest nadboczna gałąź pęczka przyśrodkowego przodomózgowia ; jego stymulacja prowadzi do zaskakująco szybkiego działania przeciwdepresyjnego.

Niewielkie liczby we wczesnych badaniach DBS dla TRD ograniczają obecnie wybór optymalnego celu neuroanatomicznego. Dowody są niewystarczające, aby wspierać DBS jako metodę terapeutyczną na depresję; jednak procedura może być skuteczną metodą leczenia w przyszłości. W rzeczywistości korzystne wyniki zostały udokumentowane w literaturze neurochirurgicznej, w tym w kilku przypadkach, w których ludzie, którzy byli w głębokiej depresji, otrzymywali przenośne stymulatory do samodzielnego leczenia.

Przegląd systematyczny DBS dla TRD i OCD zidentyfikował 23 przypadki, dziewięć dla OCD, siedem dla TRD i jeden dla obu. „Około połowa pacjentów wykazała dramatyczną poprawę”, a zdarzenia niepożądane były „na ogół błahe”, biorąc pod uwagę młodszy wiek populacji psychiatrów w porównaniu z wiekiem osób z zaburzeniami ruchu. Pierwsze randomizowane, kontrolowane badanie DBS w leczeniu TRD ukierunkowane na brzuszną torebkę/brzuszny obszar prążkowia nie wykazało znaczącej różnicy w odsetkach odpowiedzi między grupami aktywnymi i pozorowanymi pod koniec 16-tygodniowego badania. Jednak drugie randomizowane, kontrolowane badanie DBS torebki brzusznej w TRD wykazało istotną różnicę w odsetkach odpowiedzi między aktywnym DBS (odpowiedź 44%) a pozorowaną DBS (odpowiedź 0%). Skuteczność DBS jest ustalona dla OCD, ze średnio 60% odpowiedzią u ciężko chorych i opornych na leczenie pacjentów. Na podstawie tych wyników FDA zatwierdziła DBS w przypadku opornego na leczenie OCD w ramach zwolnienia dotyczącego urządzeń humanitarnych (HDE), wymagającego, aby procedura była wykonywana tylko w szpitalu posiadającym specjalistyczne kwalifikacje.

DBS dla TRD może być tak samo skuteczny jak antydepresanty i może mieć dobre odpowiedzi i wskaźniki remisji, ale działania niepożądane i bezpieczeństwo muszą być dokładniej ocenione. Częste działania niepożądane obejmują „infekcję rany, okołooperacyjny ból głowy i pogorszenie/drażliwość [oraz] zwiększoną skłonność do samobójstw”.

Inne zastosowania kliniczne

Wyniki DBS u osób z dystonią, u których pozytywne efekty często pojawiają się stopniowo w ciągu kilku tygodni lub miesięcy, przynajmniej w niektórych przypadkach wskazują na rolę reorganizacji funkcjonalnej. Procedura została przetestowana pod kątem skuteczności u osób z padaczką oporną na leki. DBS może zmniejszać lub eliminować napady padaczkowe dzięki zaprogramowanej lub responsywnej stymulacji.

DBS obszarów przegrodowych osób ze schizofrenią spowodowało zwiększoną czujność, współpracę i euforię. Osoby z narkolepsją i złożonymi napadami częściowymi zgłaszały również euforię i myśli seksualne związane z samoistnie wywołanym DBS jąder przegrody.

Donoszono o orgazmicznej ekstazie przy elektrycznej stymulacji mózgu elektrodami głębinowymi w lewym hipokampie przy 3 mA i prawym hipokampie przy 1 mA.

W 2015 roku grupa brazylijskich badaczy kierowana przez neurochirurga Ericha Fonoffa  [ pt ] opisała nową technikę, która pozwala na jednoczesne wszczepianie elektrod, zwaną obustronną procedurą stereotaktyczną dla DBS. Główne korzyści to mniej czasu poświęcanego na zabieg i większa dokładność.

W 2016 roku odkryto, że DBS poprawia uczenie się i pamięć w mysim modelu zespołu Retta . Nowsze (2018) prace wykazały, że DBS w jamie ustnej reguluje w górę geny zaangażowane w funkcję synaptyczną, przeżycie komórek i neurogenezę, czyniąc pierwsze kroki w celu wyjaśnienia przywrócenia funkcji obwodu hipokampa.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki