Sammenligning av konstant strøm til konstant spenningsstimulering ved subthalamisk dyphjernestimulering for Parkinsons sykdom

Deep brain stimulation (DBS) er en etablert terapi for nevrologiske og psykiatriske lidelser, og er en av de viktigste terapiene innen funksjonell nevrokirurgi til dags dato. Klasse I bevis viser at subthalamisk kjernestimulering (STN) for Parkinsons sykdom (PD) er mer effektiv enn den beste medisinske behandlingen (1,2). Globus pallidus internus-stimulering for primær dystoni har en forbedringsrate på opptil 70 %(4) og regnes som den viktigste kirurgiske behandlingen for denne patologien. Symptomforbedring ved essensiell tremor er godt dokumentert. Smerte, epilepsi, psykiatriske lidelser som Tourettes syndrom, tvangslidelser og depresjon er lovende anvendelser av DBS. Overvekt, hukommelsesforbedring, aggressivitet, narkotikaavhengighet, minimal bevissthetstilstand og hypertensjon er områder for kontinuerlig etterforskning som potensielle anvendelser av DBS.

De kliniske effektene av DBS skyldes levering av elektrisk ladning til hjernevev. Måten denne elektriske ladningen leveres på avhenger av elektronikken til implanterbare pulsgeneratorer (IPG-er). IPG-er påfører pulser av elektrisk stimulering der spenning eller strøm øker fra null til en maksimal verdi i en periode (rekkefølge på titalls mikrosekunder) og deretter går tilbake til null.

Det finnes to typer IPG-er, forskjellig på om spenning eller elektrisk strøm er kontrollert (3).

1. Konstant - spennings IPGer: i denne typen IPG er det kontroll over den maksimale spenningen knyttet til hver puls. Den maksimale strømmen vil variere avhengig av impedansen. En bestemt spenning er programmert. Mengden elektrisk strøm som leveres med konstant spenning avhenger av impedansen til vevet og elektrodene. Dermed vil ikke spenningen indikere hvor mye elektrisk strøm som gis; motstanden vil bestemme denne parameteren.
2. Konstant strøm IPG: gir en spesifikk elektrisk strøm og vil automatisk justere spenningen avhengig av impedansen. Styrken på stimuleringen vil forbli den samme uavhengig av endringer i impedansen. Forskjellen i impedanser på hver elektrode og intersubjektvariasjonen i impedanser vil ikke endre den elektriske strømmen ved å modifisere spenningen.

Inntil ganske nylig har bare konstantspennings-IPG-er vært tilgjengelige for bruk. En nyere generasjon av IPG-er har vært tilgjengelig i mer enn et år som kan gi enten konstant spenning eller konstant strøm i henhold til legens og pasientens preferanser. Det er ennå ingen bevis for å støtte foretrukket bruk av en modalitet fremfor den andre.

STUDIENS VIKTIGHET Etter DBS-elektrodeimplantasjon kan impedansene i samme pasient variere mye. Kirurgisk implantasjon endrer vevsimpedansen, og er vanligvis høyere umiddelbart etter operasjonen. I dette tilfellet vil pasienten kreve høyere elektriske strømmer. Etter at den første vevsreaksjonen avtar, vil reduksjonen av impedansen generere en økning av ladningstettheten. Av denne grunn er det vanlig å vente minst 2 uker etter elektrodeimplantasjon før du programmerer IPG.

Videre kan forskjellige kontakter på samme DBS-ledning ha vidt varierende impedanser. Effekter eller bivirkninger forbundet med stimulering av én elektrodekontakt kan ofte ikke påføres en annen kontakt på samme DBS-elektrode hos samme pasient fordi impedansene kan variere.

Omfanget av impedanser som kan måles vil avhenge av valg av spenning. Hos noen pasienter kan det hende at spenningen som brukes terapeutisk ikke er nok til å tillate et nøyaktig mål på impedansene, noe som forårsaker forvirring angående den strukturelle og elektriske integriteten til IPG.

For alle de ovennevnte faktorene vil de kliniske resultatene hos pasienter med konstantspennings-IPG-er avhenge av operatørens erfaring med å håndtere de forskjellige aspektene knyttet til vev- og elektrodeimpedanser for å oppnå ønsket strøm. De elektroniske egenskapene til IPG-er med konstant strøm gjør at systemet kan foreta spenningsjusteringer for å opprettholde ønsket strøm og den påfølgende kliniske effekten. Dette har vært den teoretiske bakgrunnen for utviklingen av konstantstrøm IPG-er; hvorvidt denne teorien er sann i praksis eller ikke er temaet for denne studien.