Closed-Loop Deep Brain-stimulering for refraktær kronisk smerte

Et mangfold av kroniske smertesyndromer er motstandsdyktige mot nesten all behandling, men involverer patologisk aktivitet i lignende hjerneregioner. Dette antyder terapeutisk potensial for dyp hjernestimulering (DBS) for ildfaste smertelidelser, men til tross for tidlig løfte mangler langsiktig effekt. Nåværende DBS-enheter er begrenset i anatomisk rekkevidde, og retter seg kun mot en undergruppe av de distinkte hjerneregionene som er kjent for å være viktige. Videre brukes DBS-terapi direkte på en "åpen løkke", kontinuerlig måte uten hensyn til underliggende fysiologi. Som et resultat av disse manglene er DBS for smerte ofte ineffektiv eller viser redusert effekt over tid. Tap av terapeutisk effekt kan skyldes nervesystemtilpasning eller manglende stimulering for å imøtekomme pasientspesifikk dynamikk ved smertebehandling. DBS kan forbedres betydelig ved å søke individuelt optimaliserte hjernemål eller ved å bruke nevrale biomarkører for smerte for selektivt å kontrollere stimulering når det er nødvendig ("closed-loop" DBS). Bedre hjernemål vil også adressere de forskjellige dimensjonene av smerte som somatosensorisk (lokalisering, intensitet og varighet), affektiv (humør og motivasjon) og kognitiv (oppmerksomhet og hukommelse). Hovedmålet med denne studien er å teste gjennomførbarheten av personlig målretting av hjerneregioner som støtter flere smertedimensjoner og å utvikle ny teknologi for "closed-loop" DBS for smerte. Studieteamet vil utvikle datadrevne stimuleringskontrollalgoritmer for å behandle kronisk smerte ved å bruke en ny enhet (Medtronic Summit RC+S) som tillater longitudinell intrakraniell signalopptak i ambulerende omgivelser. Ved å bygge denne teknologien i en implantert enhet, skreddersys kronisk smerte DBS til hver pasient og vil fremme presisjonsmetoder for DBS mer generelt.

Fra og med en innlagt prøveperiode vil forsøkspersoner med ulike refraktære kroniske smertesyndromer gjennomgå bilateral kirurgisk implantasjon av midlertidige elektroder i thalamus, fremre cingulate, prefrontal cortex, insula og amygdala. Disse områdene har vært involvert i de mange dimensjonene av smerte. Målet med prøveperioden er å identifisere kandidatbiomarkører for smerte og optimale stimuleringsparametre for hver enkelt, og å velge forsøkspersoner som viser sannsynlighet for å dra nytte av forsøket. En undergruppe på 6 slike pasienter vil deretter gå videre til kronisk implantasjon av opptil 3 "optimale" hjerneregioner for langtidsregistrering og stimulering. Undersøkerne vil først validere biomarkører for lav- og høysmertetilstander for å definere nevrale signaler for smerteprediksjon hos individer (Mål 1). Etterforskerne vil deretter bruke disse smertebiomarkørene til å utvikle personlige lukkede sløyfealgoritmer for DBS og teste muligheten for å utføre lukket sløyfe DBS for kroniske smerter i ukentlige blokker (Mål 2). Til slutt vil etterforskerne vurdere effektiviteten av DBS-algoritmer med lukket sløyfe mot tradisjonell åpen sløyfe DBS eller sham i en dobbeltblindet crossover-forsøk (Mål 3) og måle mekanismer for DBS-toleranse. Våre viktigste utfallsmål vil være en kombinasjon av smerte, humør og funksjonsskår sammen med kvantitativ sensorisk testing. Vellykket gjennomføring av denne studien vil resultere i de første algoritmene for å forutsi sanntidssvingninger i kroniske smertetilstander og utvikling av en ny terapi for sykdommer som for øyeblikket ikke kan behandles.