Porównanie stymulacji prądem stałym i napięciem stałym w głębokiej stymulacji podwzgórza mózgu w chorobie Parkinsona

Głęboka stymulacja mózgu (DBS) to uznana terapia zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych, będąca jak dotąd jedną z najważniejszych terapii w neurochirurgii czynnościowej. Dowody klasy I wskazują, że stymulacja jądra podwzgórza (STN) w chorobie Parkinsona (PD) jest skuteczniejsza niż najlepsza terapia medyczna (1,2). Stymulacja globus pallidus internus w dystonii pierwotnej przynosi poprawę nawet o 70%(4) i jest uważana za główne leczenie chirurgiczne tej patologii. Poprawa objawów drżenia samoistnego jest dobrze udokumentowana. Obiecującymi zastosowaniami DBS są ból, padaczka, zaburzenia psychiczne, takie jak zespół Tourette'a, zaburzenia obsesyjno-kompulsyjne i depresja. Otyłość, poprawa pamięci, agresywność, narkomania, stan minimalnej świadomości i nadciśnienie tętnicze są obszarami ciągłych badań jako potencjalne zastosowania DBS.

Efekty kliniczne DBS wynikają z dostarczenia ładunku elektrycznego do tkanki mózgowej. Sposób dostarczania tego ładunku elektrycznego zależy od elektroniki wszczepialnych generatorów impulsów (IPG). IPG stosują impulsy stymulacji elektrycznej, w których napięcie lub prąd wzrasta od zera do wartości maksymalnej przez pewien czas (rzędu dziesiątek mikrosekund), a następnie powraca do zera.

Istnieją dwa typy IPG, różniące się tym, czy kontrolowane jest napięcie, czy prąd elektryczny (3).

1. IPG stałonapięciowe: w tego typu IPG istnieje kontrola nad maksymalnym napięciem związanym z każdym impulsem. Maksymalny prąd będzie się różnić w zależności od impedancji. Zaprogramowane jest określone napięcie. Ilość prądu elektrycznego dostarczanego przy stałym napięciu zależy od impedancji tkanki i elektrod. Zatem napięcie nie wskaże, ile prądu elektrycznego jest podane; opór określi ten parametr.
2. Stałoprądowe generatory IPG: dostarczają określony prąd elektryczny i automatycznie dostosowują napięcie w zależności od impedancji. Siła stymulacji pozostanie taka sama niezależnie od zmian impedancji. Różnica impedancji na każdej elektrodzie i zmienność impedancji międzyosobniczej nie zmienią prądu elektrycznego poprzez modyfikację napięcia.

Do niedawna dostępne były tylko generatory IPG o stałym napięciu. Od ponad roku dostępna jest nowsza generacja generatorów IPG, które mogą zapewniać stałe napięcie lub stały prąd, zgodnie z preferencjami lekarza i pacjenta. Nie ma jeszcze dowodów na poparcie preferencyjnego stosowania jednej modalności nad drugą.

ZNACZENIE BADANIA Po wszczepieniu elektrody DBS impedancje u tego samego pacjenta mogą się znacznie różnić. Implantacja chirurgiczna zmienia impedancję tkanki, która jest zwykle wyższa bezpośrednio po zabiegu. W takim przypadku pacjent będzie wymagał wyższych prądów elektrycznych. Po ustąpieniu początkowej reakcji tkankowej, zmniejszenie impedancji spowoduje wzrost gęstości ładunku. Z tego powodu powszechne jest odczekanie co najmniej 2 tygodni po wszczepieniu elektrody przed zaprogramowaniem generatora IPG.

Ponadto różne styki na tym samym przewodzie DBS mogą mieć bardzo różne impedancje. Efekty lub skutki uboczne związane ze stymulacją jednego styku elektrody często nie mogą być zastosowane do innego styku na tej samej odprowadzeniu DBS u tego samego pacjenta, ponieważ impedancje mogą się różnić.

Zakres impedancji, które można zmierzyć, będzie zależał od wyboru napięcia. U niektórych pacjentów napięcie stosowane terapeutycznie może nie być wystarczające do dokładnego pomiaru impedancji, co powoduje zamieszanie dotyczące strukturalnej i elektrycznej integralności generatora IPG.

W przypadku wszystkich wyżej wymienionych czynników wyniki kliniczne u pacjentów z IPG o stałym napięciu będą zależały od doświadczenia operatora w radzeniu sobie z różnymi aspektami związanymi z impedancjami tkanek i elektrod w celu uzyskania pożądanego prądu. Właściwości elektroniczne stałoprądowych generatorów IPG umożliwiają systemowi dokonywanie regulacji napięcia w celu utrzymania pożądanego prądu i późniejszego efektu klinicznego. To było teoretyczne tło dla rozwoju stałoprądowych IPG; to, czy ta teoria jest prawdziwa w praktyce, jest przedmiotem tego badania.