Porovnání stimulace konstantním proudem a konstantním napětím v subtalamické hluboké mozkové stimulaci pro Parkinsonovu chorobu

Hluboká mozková stimulace (DBS) je zavedenou terapií neurologických a psychiatrických poruch, která je dosud jednou z nejdůležitějších terapií ve funkční neurochirurgii. Důkazy třídy I ukazují, že stimulace subtalamického jádra (STN) u Parkinsonovy choroby (PD) je účinnější než nejlepší léčebná terapie (1,2). Stimulace Globus pallidus internus u primární dystonie má míru zlepšení až 70 %(4) a je považována za hlavní chirurgickou léčbu této patologie. Zlepšení symptomů esenciálního třesu je dobře zdokumentováno. Bolest, epilepsie, psychiatrické poruchy jako Tourettův syndrom, obsedantně-kompulzivní porucha a deprese jsou slibnými aplikacemi DBS. Obezita, zlepšení paměti, agresivita, drogová závislost, minimální stav vědomí a hypertenze jsou oblasti pokračujícího výzkumu jako potenciální aplikace DBS.

Klinické účinky DBS vyplývají z dodání elektrického náboje do mozkové tkáně. Způsob, jakým je tento elektrický náboj dodáván, závisí na elektronice implantabilních pulzních generátorů (IPG). IPG aplikují impulsy elektrické stimulace, ve kterých se napětí nebo proud po určitou dobu (řádově desítky mikrosekund) zvýší z nuly na maximální hodnotu a poté se vrátí na nulu.

Existují dva typy IPG, které se liší tím, zda je řízeno napětí nebo elektrický proud (3).

1. IPG s konstantním napětím: u tohoto typu IPG existuje kontrola nad maximálním napětím spojeným s každým impulsem. Maximální proud se bude lišit v závislosti na impedanci. Je naprogramováno určité napětí. Množství elektrického proudu dodávaného s konstantním napětím závisí na impedanci tkáně a elektrod. Napětí tedy neukáže, kolik elektrického proudu je dáno; odpor určí tento parametr.
2. IPG s konstantním proudem: poskytují specifický elektrický proud a automaticky upraví napětí v závislosti na impedanci. Síla stimulace zůstane stejná bez ohledu na změny impedance. Rozdíl v impedancích na každé elektrodě a mezisubjektová variabilita v impedancích nezmění elektrický proud úpravou napětí.

Až do nedávné doby byly k dispozici pouze IPG s konstantním napětím. Již více než rok je k dispozici novější generace IPG, která může poskytovat buď konstantní napětí, nebo konstantní proud podle preferencí lékaře a pacienta. Zatím neexistují žádné důkazy, které by podporovaly preferenční používání jedné modality před druhou.

VÝZNAM STUDIE Po implantaci elektrody DBS se mohou impedance u stejného pacienta značně lišit. Chirurgická implantace mění impedanci tkáně, která je obvykle vyšší bezprostředně po operaci. V tomto případě bude pacient vyžadovat vyšší elektrické proudy. Po odeznění počáteční tkáňové reakce bude snížení impedance generovat zvýšení hustoty náboje. Z tohoto důvodu je běžné počkat s naprogramováním IPG alespoň 2 týdny po implantaci elektrody.

Kromě toho různé kontakty na stejném vodiči DBS mohou mít velmi různé impedance. Účinky nebo vedlejší účinky spojené se stimulací jednoho kontaktu elektrody často nelze aplikovat na jiný kontakt na stejném svodu DBS u stejného pacienta, protože impedance se mohou lišit.

Rozsah impedancí, které lze měřit, bude záviset na volbě napětí. U některých pacientů nemusí terapeuticky používané napětí postačovat k přesnému měření impedancí, což způsobuje nejasnosti ohledně strukturální a elektrické integrity IPG.

U všech výše uvedených faktorů budou klinické výsledky u pacientů s IPG s konstantním napětím záviset na zkušenostech operátora, jak se vypořádat s různými aspekty souvisejícími s impedancemi tkání a elektrod, aby bylo dosaženo požadovaného proudu. Elektronické vlastnosti IPG s konstantním proudem umožňují systému provádět úpravy napětí za účelem udržení požadovaného proudu a následného klinického účinku. Toto byl teoretický základ pro vývoj IPG s konstantním proudem; zda je tato teorie v praxi pravdivá či nikoli, je předmětem této studie.