パーキンソン病の視床下部脳深部刺激における定電流刺激と定電圧刺激の比較

脳深部刺激療法 (DBS) は、神経疾患および精神疾患の確立された治療法であり、これまでの機能的脳神経外科における最も重要な治療法の 1 つです。 クラス I のエビデンスは、パーキンソン病 (PD) に対する視床下核刺激 (STN) が最善の医学療法よりも効果的であることを示しています (1,2)。 原発性ジストニアに対する淡蒼球内腔刺激は、最大 70% の改善率を示し(4)、この病状に対する主要な外科的治療と考えられています。 本態性振戦の症状改善は十分に実証されています。 疼痛、てんかん、トゥレット症候群などの精神障害、強迫神経症、うつ病などは、DBS の有望な用途です。 肥満、記憶力の改善、攻撃性、薬物中毒、最小限の意識状態、および高血圧は、DBS の潜在的なアプリケーションとして継続的に調査されている分野です。

DBS の臨床効果は、脳組織への電荷の送達に起因します。 この電荷が供給される方法は、植込み型パルス発生器 (IPG) の電子機器に依存します。 ＩＰＧは、電圧または電流が一定時間（数十マイクロ秒程度）ゼロから最大値まで増加し、その後ゼロに戻る電気刺激のパルスを印加する。

IPG には 2 つのタイプがあり、電圧を制御するか電流を制御するかによって異なります (3)。

1. 定電圧 IPG: このタイプの IPG では、各パルスに関連する最大電圧を制御します。 最大電流はインピーダンスによって異なります。 特定の電圧がプログラムされています。 定電圧で供給される電流の量は、組織と電極のインピーダンスに依存します。 したがって、電圧は与えられた電流の量を示しません。抵抗がこのパラメータを決定します。
2. 定電流 IPG: 特定の電流を供給し、インピーダンスに応じて電圧を自動的に調整します。 インピーダンスが変化しても刺激の強さは変わりません。 各電極のインピーダンスの違いとインピーダンスの被験者間変動は、電圧を変更しても電流を変更しません。

ごく最近まで、定電圧 IPG しか使用できませんでした。 医師と患者の好みに応じて、定電圧または定電流のいずれかを提供できる新しい世代の IPG が 1 年以上にわたって利用可能になっています。 あるモダリティを他のモダリティより優先的に使用することを支持する証拠はまだありません。

研究の重要性 DBS 電極移植後、同じ患者内のインピーダンスは大きく変化する可能性があります。 外科的移植は組織のインピーダンスを変化させ、通常は手術直後に高くなります。 この場合、患者はより高い電流を必要とします。 初期の組織反応がおさまった後、インピーダンスの低下により電荷密度が増加します。 このため、IPG をプログラミングする前に、電極移植後少なくとも 2 週間待つのが一般的です。

さらに、同じ DBS リードの異なる接点は、インピーダンスが大きく異なる可能性があります。 インピーダンスが異なる可能性があるため、1 つの電極接点の刺激に関連する影響または副作用は、多くの場合、同じ患者の同じ DBS リードの別の接点には適用できません。

測定可能なインピーダンスの範囲は、電圧の選択によって異なります。 一部の患者では、治療に使用される電圧がインピーダンスの正確な測定を可能にするのに十分でない場合があり、IPG の構造的および電気的完全性に関する混乱を引き起こします。

上記のすべての要因について、定電圧 IPG を使用した患者の臨床結果は、所望の電流を達成するための組織および電極インピーダンスに関連するさまざまな側面に対処するオペレーターの経験に依存します。 定電流 IPG の電子特性により、システムは電圧を調整して、目的の電流とその後の臨床効果を維持することができます。 これは、定電流 IPG の開発の理論的背景です。この理論が実際に正しいかどうかは、この研究の主題です。