Closed-loop djup hjärnstimulering för refraktär kronisk smärta

En mångfald av kroniska smärtsyndrom är motståndskraftiga mot nästan all behandling men involverar patologisk aktivitet i liknande hjärnregioner. Detta tyder på terapeutisk potential för djup hjärnstimulering (DBS) för refraktära smärtstörningar, men trots tidiga löften saknas långsiktig effekt. Nuvarande DBS-enheter har begränsad anatomisk räckvidd och riktar sig endast till en delmängd av de distinkta hjärnregionerna som är kända för att vara viktiga. Vidare appliceras DBS-terapi rakt på ett "öppen loop", kontinuerligt sätt utan hänsyn till underliggande fysiologi. Som ett resultat av dessa brister är DBS för smärta ofta ineffektivt eller visar minskad effekt över tid. Förlust av terapeutisk effekt kan bero på nervsystemets anpassning eller misslyckande med stimulering för att tillgodose patientspecifik dynamik i smärtbehandling. DBS skulle kunna förbättras avsevärt genom att söka individuellt optimerade hjärnmål eller genom att använda neurala biomarkörer för smärta för att selektivt kontrollera stimulering när det behövs ("closed-loop" DBS). Bättre hjärnmål skulle också ta upp de olika dimensionerna av smärta, såsom somatosensorisk (plats, intensitet och varaktighet), affektiv (humör och motivation) och kognitiv (uppmärksamhet och minne). Huvudmålet med denna studie är att testa genomförbarheten av personlig inriktning av hjärnregioner som stöder flera smärtdimensioner och att utveckla ny teknologi för "closed-loop" DBS för smärta. Studiegruppen kommer att utveckla datadrivna stimuleringskontrollalgoritmer för att behandla kronisk smärta med hjälp av en ny enhet (Medtronic Summit RC+S) som möjliggör longitudinell intrakraniell signalinspelning i en ambulatorisk miljö. Genom att bygga denna teknologi i en implanterad enhet, skräddarsys DBS för kronisk smärta för varje patient och kommer att förbättra precisionsmetoder för DBS mer generellt.

Från och med en sluten prövningsperiod kommer patienter med olika refraktära kroniska smärtsyndrom att genomgå bilateralt kirurgiskt implantat av temporära elektroder i thalamus, främre cingulat, prefrontal cortex, insula och amygdala. Dessa regioner har varit inblandade i smärtans många dimensioner. Målet med försöksperioden är att identifiera kandidatbiomarkörer för smärta och optimala stimuleringsparametrar för varje individ, och att välja försökspersoner som visar sannolikhet att dra nytta av försöket. En undergrupp av 6 sådana patienter kommer sedan att fortsätta till kronisk implantation av upp till 3 "optimala" hjärnregioner för långtidsregistrering och stimulering. Utredarna kommer först att validera biomarkörer för låg- och högsmärtatillstånd för att definiera neurala signaler för smärtförutsägelse hos individer (Mål 1). Utredarna kommer sedan att använda dessa smärtbiomarkörer för att utveckla personliga slutna algoritmer för DBS och testa möjligheten att utföra sluten DBS för kronisk smärta i veckoblock (Syfte 2). Slutligen kommer utredarna att bedöma effektiviteten av DBS-algoritmer med slutna slingor mot traditionell DBS med öppen krets eller sken i ett dubbelblindat överkorsningsförsök (Aim 3) och mäta mekanismer för DBS-tolerans. Våra huvudsakliga resultatmått kommer att vara en kombination av smärta, humör och funktionella poäng tillsammans med kvantitativa sensoriska tester. Ett framgångsrikt slutförande av denna studie skulle resultera i de första algoritmerna för att förutsäga realtidsfluktuationer i kroniska smärttillstånd och utveckling av en ny terapi för för närvarande obehandlade sjukdomar.