Confronto tra la stimolazione a corrente costante e quella a tensione costante nella stimolazione cerebrale profonda subtalamica per il morbo di Parkinson

La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è una terapia consolidata per i disturbi neurologici e psichiatrici, essendo una delle terapie più importanti nella neurochirurgia funzionale fino ad oggi. L'evidenza di classe I mostra che la stimolazione del nucleo subtalamico (STN) per la malattia di Parkinson (PD) è più efficace della migliore terapia medica (1,2). La stimolazione del globo pallido interno per la distonia primaria ha un tasso di miglioramento fino al 70%(4) ed è considerata il principale trattamento chirurgico per questa patologia. Il miglioramento dei sintomi nel tremore essenziale è ben documentato. Dolore, epilessia, disturbi psichiatrici come la sindrome di Tourette, il disturbo ossessivo-compulsivo e la depressione sono promettenti applicazioni della DBS. Obesità, miglioramento della memoria, aggressività, tossicodipendenza, stato di coscienza minimo e ipertensione sono aree di indagine continua come potenziali applicazioni della DBS.

Gli effetti clinici della DBS derivano dalla consegna di carica elettrica al tessuto cerebrale. Il modo in cui questa carica elettrica viene erogata dipende dall'elettronica dei generatori di impulsi impiantabili (IPG). Gli IPG applicano impulsi di stimolazione elettrica in cui la tensione o la corrente aumenta da zero a un valore massimo per un periodo di tempo (dell'ordine di decine di microsecondi) e poi ritorna a zero.

Esistono due tipi di IPG, che si differenziano per il controllo della tensione o della corrente elettrica (3).

1. IPG a tensione costante: in questo tipo di IPG c'è il controllo sulla tensione massima associata ad ogni impulso. La corrente massima varia a seconda dell'impedenza. È programmata una tensione specifica. La quantità di corrente elettrica erogata con una tensione costante dipende dall'impedenza del tessuto e degli elettrodi. Pertanto, la tensione non indicherà quanta corrente elettrica viene fornita; la resistenza determinerà questo parametro.
2. IPG a corrente costante: forniscono una corrente elettrica specifica e regolano automaticamente la tensione in base all'impedenza. La forza della stimolazione rimarrà la stessa indipendentemente dai cambiamenti nell'impedenza. La differenza di impedenze su ciascun elettrodo e la variabilità tra soggetti nelle impedenze non altereranno la corrente elettrica modificando la tensione.

Fino a poco tempo fa, erano disponibili per l'uso solo IPG a tensione costante. Da oltre un anno è disponibile una nuova generazione di IPG in grado di fornire tensione costante o corrente costante in base alle preferenze del medico e del paziente. Non ci sono ancora prove a sostegno dell'uso preferenziale di una modalità rispetto all'altra.

IMPORTANZA DELLO STUDIO A seguito dell'impianto dell'elettrodo DBS, le impedenze all'interno dello stesso paziente possono variare notevolmente. L'impianto chirurgico modifica l'impedenza dei tessuti, essendo solitamente più alta subito dopo l'intervento chirurgico. In questo caso il paziente richiederà correnti elettriche più elevate. Dopo che la reazione tissutale iniziale si è placata, la riduzione dell'impedenza genererà un aumento della densità di carica. Per questo motivo è normale attendere almeno 2 settimane dopo l'impianto dell'elettrodo prima di programmare l'IPG.

Inoltre, diversi contatti sullo stesso elettrocatetere DBS possono avere impedenze molto diverse. Gli effetti o gli effetti collaterali associati alla stimolazione di un contatto dell'elettrodo spesso non possono essere applicati a un contatto diverso sullo stesso elettrocatetere DBS nello stesso paziente perché le impedenze possono differire.

La gamma di impedenze che possono essere misurate dipenderà dalla scelta della tensione. In alcuni pazienti, la tensione utilizzata terapeuticamente potrebbe non essere sufficiente per consentire una misura accurata delle impedenze, causando confusione riguardo all'integrità strutturale ed elettrica dell'IPG.

Per tutti i fattori sopra menzionati, i risultati clinici nei pazienti con IPG a tensione costante dipenderanno dall'esperienza dell'operatore nell'affrontare i diversi aspetti relativi alle impedenze dei tessuti e degli elettrodi per ottenere la corrente desiderata. Le proprietà elettroniche degli IPG a corrente costante consentono al sistema di effettuare regolazioni di tensione per mantenere la corrente desiderata e il conseguente effetto clinico. Questo è stato il background teorico per lo sviluppo degli IPG a corrente costante; se questa teoria sia vera o meno nella pratica è oggetto di questo studio.