En genomförbarhetsstudie för att undersöka den dynamiska hjärnavbildningen hos patienter som följer SCS-DRG

Riktad ryggmärgsstimulering (SCS) med dorsalrotganglion (DRG) stimulering är en effektiv terapi för ett antal olika kroniska smärtsamma tillstånd av neuropatiskt ursprung. British Pain Society har utfärdat en detaljerad lista över indikationer för SCS som inkluderar svårbehandlade neuropatiska av olika etiologier. Dessa patienter kan uppvisa både perifer och central sensibilisering, kliniskt manifesterad som hyperalgesi och allodyni.

National Institute for Health and Care Excellence (NICE-TA 159) har utfärdat fullständig vägledning till NHS i England, Wales, Skottland och Nordirland om SCS för kronisk smärta av neuropatiskt eller ischemiskt ursprung. Men mycket debatt finns fortfarande om den exakta mekanismen och vägarna återstår att belysa.

Den neurala vägen i nivå med Dorsalrotganglion (DRG) är väl beskriven i anatomiska dissektioner. DRG betraktas inte längre som en passiv anatomisk struktur utan är en viktig knutpunkt i smärtvägen genom vilken både afferenta och efferenta smärtimpulser överförs och där av vägen moduleras.

Inriktning på DRG med både lokalbedövning och steroid samt radiofrekvens är välkända tekniker för att hantera patienter med neuropatisk rygg- och bensmärta både med och utan tidigare operation. Det är en vanlig praxis för patienter med ryggsmärta av radikulär typ att genomgå ett försök med intervention såsom DRG-injektion innan de genomgår operation.

En växande mängd bevis dyker upp för att stödja användningen av riktade SCS på DRG-nivå. Targeted SCS är en kronisk smärtbehandlingsteknik riktad mot DRG - ett kluster av sensoriska neuroner som fungerar som en kanal av smärtsignaler från det perifera nervsystemet till det centrala nervsystemet. Genom att stimulera denna struktur kan smärtsignaler blockeras innan de överförs till ryggmärgen och bearbetas i hjärnan. Till skillnad från traditionell SCS-terapi, som riktar sig mot nerver längs ryggmärgens ryggpelare, erbjuder DRG-stimulering selektiv inriktning av smärtområden, med färre biverkningar, såsom parestesier. Detta kommer att tillåta oss att rikta in oss på mer specifika dermatom och där genom att behandla ett mycket större antal neuropatiska smärtor inklusive mer lokaliserade lesioner. Det starkaste beviset för den framgångsrika användningen av riktad SCS framgår av "EXCURATE"-studien som är en stor och stor multicenterstudie utförd i USA. Den EXAKTA studien visade att DRG-stimulering med Axium-systemet var bättre än traditionell SCS (81,2 vs 55,7 procent) för att ge smärtlindring. Deltagarna rapporterade inte heller några skillnader i intensiteten av parestesier på grund av posturala förändringar, en vanlig bieffekt av traditionell SCS-terapi, medan de använde den riktade SCS under den tre månader långa studien. De rapporterade också att de kände sig mindre stimulerade utanför sitt område med smärta, vilket visar precisionen hos DRG-stimulering. Resultaten av den amerikanska studien stöds också av ett antal internationella, peer-reviewed vetenskapliga sammandrag från Australien och Europa som lyfter fram positiva kliniska resultat av riktad SCS för behandling av kronisk, svårbehandlad smärta.

Dynamisk hjärnavbildning används allt mer som ett forskningsverktyg för att förstå smärtmekanismerna och även smärtinterventioner. Detta görs genom att använda antingen en funktionell MRT (fMRI) eller Positron Emission Tomography (PET-CT). Implantatet som används för neuromodulering för riktad SCS är inte MRI-kompatibelt vilket utesluter användningen av fMRI. Därför är PET-CT det bästa tillgängliga alternativet för att undersöka förändringar i hjärnan hos patienter som har en riktad SCS. Funktionella förändringar i hjärnan identifieras av förändringarna i det regionala cerebrala blodflödet (rCBF) som bestäms av förändringarna i fördelningen av den radioaktiva kontrasten F18-fluorodeoxiglukos (FDG) i olika delar av hjärnan.

Kronisk smärta har associerats med förändringar i hjärnans struktur såväl som metabolism, särskilt i de andra somatiska (SII) regionerna, insula och främre cingulate cortex (ACC). Mindre konsekvent har förändringar också setts i thalamus och primärt somatiskt område (SI). Sensorisk diskriminering, summering, affekt, kognition och uppmärksamhet verkar alla påverka olika delar av hjärnan där genom att modulera patientens smärtuppfattning. Det finns vissa bevis som tyder på att vissa av dessa förändringar kan normaliseras med behandling med antingen mediciner eller andra ingrepp.

För närvarande finns det inga data som tittar på förändringar i PET-CT-skanningen efter en riktad SCS. Därför skulle detta vara den första studien som undersöker de dynamiska hjärnavbildningsförändringarna efter riktade SCS. Detta kommer förhoppningsvis att ge oss information om arten av förändringar som sker i hjärnan efter en riktad SCS. Detta kommer förhoppningsvis också att göra det möjligt för oss att korrelera det med förändringarna i QST och hälsorelaterade resultat frågeformulär

Patientförberedelse och procedur PET-CT-skanningen kommer att utföras i enlighet med Standard Operating Procedure (SOP) vid Barts Health NHS Trust och kommer att utföras på St Bartholomew's hospital. Patienten kommer att fasta i minst 6 timmar och proceduren kommer att förklaras noggrant genom att gå igenom alla nödvändiga frågor inklusive IV-kontrastformuläret om så krävs.

För denna procedur kommer motivet att ligga på bordet i PET-CT-skannern. I början av varje skanning kommer en speciell kontrast som kallas FDG att injiceras i en armven genom en kateter (ett tunt plaströr). En speciell kamera registrerar ankomsten och försvinnandet av FDG i olika hjärnområden, vilket skapar en bild av hjärnans aktivitet i olika regioner. Den erforderliga dosen av FDG is är 200 megabecquerel (MBqs) och ges intravenöst. Upptagningstiden är 30 minuter från injektion till starten av PET-CT-skanningen. Skannerns exponeringsfaktorer kommer att kontrolleras och ställas in på 120kV (rörspänning) och 50 mA (rörström). Rörrotationstiden kommer att ställas in på 0,5s. Emissionstiden per bildruta kommer att ställas in på 3 bilder i 5 minuter vardera.

Efter skanningen kommer bilderna att kontrolleras för kvalitet. De 3 dynamiska ramarna kommer att ses för att kontrollera om patienten rör sig och patienten kommer att skrivas ut vid behov.

Om det finns väldigt lite (<5 mm) rörelse kommer rådata på PET-CT Recon Server (PRS) att rekonstrueras med hjälp av Brain-ctac-suv-protokollet. De dynamiska ramarna kommer att summeras. Sammanslagna bilder kommer att skapas för lagring i bildarkiverings- och kommunikationssystemet (PACS), standardsystemet som används för att lagra alla röntgenbilder på sjukhuset, arkivering och rapportering.

Om det finns >5 mm rörelse, kommer det att rekonstrueras med samma protokoll, men efter att ha angett tiden (i sekunder) för att använda de två bästa ramarna om möjligt. Vid behov kan 1 ram anges. Som en del av SOP måste all personal utbildas av en lämplig, kvalificerad personal till en överenskommen kompetensnivå och ha läst och förstått denna procedur och alla andra relevanta procedurer och dokumentation innan de tillåts utföra proceduren.

Säkerhet och stråldos FDG-PET hjärnskanning med låg dos CT för dämpningskorrigering är en tilläggsdos på grund av deltagande i denna studie.

Den nationella DRL för en FDG-PET-skanning för tumöravbildning är 250 MBq, vilket ger en effektiv dos på 5 mSv per skanning (ARSAC, 2006). Den deltagande patienten kommer att få en total FDG-PET stråldos på 16 mSv (från baseline och uppföljningsskanning).

I en patientdosrevision (DLP) som genomfördes i mars 2015, gav det lågdos CT-protokollet för hjärnan för PET-dämpningskorrektion vid St Bartholomew's Hospital en effektiv dos på 0,5 mSv för en genomsnittlig patient (med omvandlingsfaktorer i NRPB-W67, 2005) .

Den totala forskningsprotokolldosen i denna studie är därför 11 mSv för patienter som får två administreringar.

Stråldosen från denna studie faller därför i riskkategori III, enligt definition i ICRP 62 (effektiv dos > 10 mSv) och anses vara en måttlig risknivå.

HPA har godkänt ICRP:s rekommendation att en nominell riskkoefficient på 5 x 10-2 per Sievert används som den ungefärliga totala dödliga riskkoefficienten (Documents of the HPA, RCE-12, 2009). Av detta kan man uppskatta att livstidsrisken för att inducera dödlig cancer hos en frisk individ från den totala forskningsprotokolldosen är cirka 1 av 1800 för patienter som får 2 administreringar. Risken är åldersberoende och ökar för yngre patienter och minskar med åldern. Detta bör jämföras med den naturliga incidensen för cancer i Storbritannien.

Dessa faktorer gäller för friska individer och bör övervägas mot att lindra sjukligheten av patientens långsiktiga tillstånd.

Som jämförelse är den genomsnittliga årliga naturliga bakgrundsstrålningsdosen i Storbritannien 2,2 mSv. Den extra stråldos som uppstår i denna studie kan jämföras med cirka 5 års årlig bakgrundsexponering för patienter som får två administreringar.