Kryoneurolyse for spastisitetsbehandling: Langsiktige kliniske utfall og mekanismer i sentralnervesystemet

Spastisitet er et resultat av en overaktiv strekkrefleks etter en øvre motorisk nevronskade som resulterer i at berørte muskler blir konstant, ufrivillig inngått Det er flere behandlingsalternativer tilgjengelig for de som er berørt av spastisitet. Farmasøytiske midler inkluderer diazepam, klonidin og baclofen, som kan administreres oralt eller intratekalt, og målrette GABA-B-reseptorene i hjernen og ryggmargen for å lindre spastisitet.3 På grunn av de sentrale effektene er det umulig å rette effektene mot spesifikk muskulatur, noe som gjør denne tilnærmingen mest gunstig for pasienter med utbredt spastisitet, spesielt ikke-ambulerende pasienter som systemisk svakhet er mindre bekymringsfullt. For de som er berørt av fokal spastisitet (spastisitet som påvirker spesifikke regioner), er det en rekke selektive behandlinger tilgjengelig. Den desidert vanlige tilnærmingen er denervering med botulinum-A nevrotoksin. Toksininjeksjoner administreres i det nevromuskulære krysset og virker for å forhindre frigjøring av acetylkolin, og reduserer dermed muskelens evne til å skyte.4 Botulinumtoksin er en av de mest potente nevrotoksiner som er tilgjengelige, men er også et av de dyreste stoffene på planeten. Siden hver muskel har mange nevromuskulære veikryss, er det umulig å fullstendig foretre en muskel med denne teknikken. Videre varer ikke toppeffekter generelt utover 90 dager, og prosedyren må gjentas ofte.

Nyere utvikling har ført til nye behandlinger for fokal spastisitet. Med ultralydveiledning kan klinikere nå enkelt visualisere individuelle nerver, og skape et nytt mål for intervensjon. Kjemisk nevrolyse er en utviklingsteknikk som utføres i et lite antall klinikker over hele verden. Prosedyren involverer selektiv injeksjon av en fortynnet fenoloppløsning i eller i nærheten av motoriske nevroner som innerverer muskler som er involvert i spastisitet. Fenol nevrolyse har vist seg å være effektiv for å lindre spastisitet flere steder.5-7 Fenol er imidlertid ikke selektiv for nerver, og derfor er det omgivende vev og strukturer ikke immun mot injeksjonene. Likevel har kjemisk nevrolyse en lav forekomst av bivirkninger.8,9 Kjemisk nevrolyse er mye billigere enn toksininjeksjoner, men må også gjentas ofte for langvarig spastisitet lindring.10 En andre, lignende tilnærming er nevrolyse ved pulserende radiofrekvens. Mens fenol lyser målrettet nerver med kjemikalier, varmer pulserende radiofrekvens nerver med radiobølger til ablate målrettede aksoner. Radiofrekvensablasjon har vist seg å ha en veldig lav forekomst av bivirkninger, og reduksjon i spastisitetssymptomer har vist seg å tåle seks måneder.11 Cryoneurolyse, en annen ny teknikk for spastisitetsstyring, er mer kostnadseffektiv enn andre teknikker, og effektene overgår forventet effektperiode.12 Kryoneurolyse innebærer påføring av ekstrem kulde direkte til eller nær målrettede nerver under ultralydveiledning. Denne kulde forårsaker aksonotmesis (nedbrytningen av et akson) til å oppstå, og dermed fullstendig forhindrer den behandlede nerven fra å forplante ethvert signal. Ved å dra nytte av Joule Thomson -effekten (avkjøling av komprimerte gasser med en tynn blenderåpning), er kryoneurolysisprober spesialdesignet for å raskt skape en isball ved å fryse mellomliggende væske. Denne prosedyren har vist seg å være effektiv i intervensjonell smertehåndtering, ved å lysere nerver som er involvert i overføring av smertesignaler.13-18 Etterforskerne har publisert data som viser effektiviteten av kryoneurolyse på spastisitet som påvirker øvre og nedre lem .12,19-21 Kryoneurolyse gir en effekt som kalles Wallerian degenerasjon, der den behandlede nervenes akson blir ødelagt, men epineurium og perineurium blir liggende intakt.22 Derfor kan aksonet regenerere, etter samme vei som før behandling. Foreløpige data viser at reduksjoner i spastisitet fra kryoneurolyse varer selv etter at nerven har veglet seg, med pasienter som ser varige fordeler etter et helt år.12 Mens mekanismen som spastisitetens alvorlighetsgrad reduseres etter kryoneurolyse er et tema for debatt på feltet, antyder de vedvarende fordelene av prosedyren sentralnervesystemet (CNS) involvering. Vår hypotese er at nevroplastiske endringer sannsynligvis oppstår i CNS som gir mulighet for langsiktig forbedring av spastisiteten. Disse endringene kan være relatert til endringer i cortex eller produksjonen av kortikal prosessering, eller en kombinasjon av disse mekanismene. Dermed kan mekanismen involvere en eller flere regioner i cortex og/eller endringer langs kortikospinalkanalen, den viktigste synkende kanalen som fører bevegelsesrelatert informasjon fra CNS til periferien.

Måling av endringer i hjerneorganisasjon og aktivitet har blitt mulig gjennom fremskritt innen neuroimaging og stimuleringsteknikker. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) er en sikker, ikke-invasiv metode som brukes for å stimulere kortikale regioner for å måle nivåer av kortikal eksitabilitet, og resultatet av behandlingen av informasjon i cortex gjennom kortikospinalkanalen. Kortikal eksitabilitet av den primære motoriske cortex (M1) vurderes indirekte ved å måle elektromyografiske (EMG) responser (motoriske fremkalte potensialer; MEP) av en målmotorisk kortikal muskelrepresentasjon, og hjernefunksjon utledes fra målinger av perifer muskelaktivitet. Det har nylig blitt gitt betydelig oppmerksomhet på nevroplastiske endringer i hjernen som oppstår med intervensjoner. Overflate EMG har blitt brukt i flere tiår for å forstå muskelaktiveringsmønstre. Vanligvis plasseres et par elektroder over en muskelgruppe for å gi en indikasjon på nivået av kortikospinal eksitabilitet som kan fortelle om kvaliteten og integriteten til motorisk utgang til ryggmargen.23 Denne teknikken gir et blikk på resultatet av kortikale mekanismer for bevegelsesproduksjon. Etterforskerne har vist ipsilaterale og kontralaterale endringer i kortikal eksitabilitet av sensorimotoriske cortices med TMS hos pasienter med hjerneslag.24 Imidlertid, etter et hjerneslag, hvis kortikospinalkanalen har pådratt seg tilstrekkelig skade, vil pasienter med hjerneslag ikke kunne produsere en MEP pålitelig.

Mens du sitter stille, ikke fullfører noen aktive oppgaver og i mangel av stimulans, forblir hjernen aktiv. Hviletilstandsfunksjonell tilkobling (RSFC) er en neuroimaging -teknikk som studerer regioner i hjernen med midlertidig korrelert aktivering. RSFC har vist seg å produsere lignende funn som tilkoblingsanalyser i oppgavebaserte studier, men i motsetning til oppgavebaserte neuroimaging-studier, krever ikke at deltakeren er i stand til å bevege seg på spesifikke måter og ikke har noen kognitiv etterspørsel, og dermed reduserer deltakeren. Tverrsnittsstudier av hjerneslagrehabilitering har vist korrelasjoner mellom RSFC og mobilitet etter hjerneslag.27 I spastisitet fant en 2023 funksjonell magnetisk resonansavbildning (FMRI) studie av spastisitetsbehandling med ryggmargsstimulering at behandlingen produserte kliniske spastisitetsforbedringer som korrelerte med funksjonelle tilkoblingsendringer.28 Flertallet av RSFC -studier i hjerneslagrehabilitering er blitt utført ved bruk av fMRI. Funksjonell nesten-infrarød spektroskopi (FNIRS) er en alternativ neuroimaging-teknikk til fMRI som måler et lignende fysiologisk fenomen. FNIRS bruker spesialiserte lysemitterende dioder som avgir lys i det nesten-infrarøde spekteret gjennom håret, hodebunnen, hodeskallen og hjernehinnene inn i cortex. Lyset samhandler med blod i hjernen før det bryter tilbake til overflaten der intensiteten måles med spesialiserte fotoreseptorer. På grunn av subtile endringer i blodfargen avhengig av hemoglobin oksygeneringsstatus, kan konsentrasjonene av oksygenert (HBO) og deoksygenert (HBR) hemoglobin utledes ved bruk av den modifiserte øl-Lambert-loven. Når et område av hjernen blir aktiv, er det en innledende dukkert i konsentrasjonen av HBO som raskt blir møtt med en tilstrømning av oksygenert blod med tillatelse av neurovaskulær kobling. Selv om dette svaret kan ta opptil ti sekunder å toppen, er FNIRS i stand til å ta prøver av cortex på 5Hz. Sammenlignet med den typiske prøvetakingshastigheten på 0,5Hz som tilbys av fMRI, tilbyr FNIRS overlegen tidsmessig oppløsning. For å nå cortex og prøve effektivt, er FNIRS -detektorer typisk plassert omtrent 3 cm fra kilder. Tett dekning gir en romlig oppløsning på omtrent 1 cm - ideell for å studere kortikale områder som sensorimotorisk område. NIRSPORT2 (NIRX Medical Technologies, LLC) er et bærbart system som helt er inneholdt i en liten bærbar pakke. Sammenlignet med en fMRI -maskin er FNIRS lettere å bruke og lettere tilgjengelig. I tillegg er det ingen kjente kontraindikasjoner for FNIRS, noe som gjør det mer nyttig for en klinisk populasjon som ikke er kvalifisert til å motta en MR, noe som muliggjør større generaliserbarhet.

Samlet, å generere en forståelse av de nevrale mekanismene som lar kryoneurolyse kan gi langvarig spastisitetsavlastning ved bruk av FNIR-er og TMS, vil forbedre forståelsen av arten av utvinning fra spastisitet, vil potensielt informere den kliniske behandlingen av spastisitet i fremtiden, og kan veilede utviklingen av fremtidig, hjernespesifikke intervensjoner for spastisitet.