Глубокая стимуляция мозга - Deep brain stimulation

Глубокая стимуляция мозга
Tiefe Hirnstimulation - Sonden RoeSchaedel ap.jpg
Зонды DBS показаны на рентгеновском снимке черепа (белые области вокруг верхней и нижней челюсти представляют металлические протезы и не имеют отношения к устройствам DBS)
MeSH D046690
MedlinePlus 007453

Глубокая стимуляция мозга ( DBS ) - это нейрохирургическая процедура, включающая размещение медицинского устройства, называемого нейростимулятором (иногда называемым «кардиостимулятором мозга»), которое посылает электрические импульсы через имплантированные электроды к определенным целям в головном мозге (ядрам мозга). ) для лечения двигательных расстройств, включая болезнь Паркинсона , эссенциальный тремор , дистонию и других состояний, таких как обсессивно-компульсивное расстройство и эпилепсия. Хотя лежащие в основе принципы и механизмы не до конца понятны, DBS напрямую регулирует деятельность мозга.

DBS был одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами для лечения эссенциального тремора и болезни Паркинсона (PD) с 1997 года. DBS был одобрен для лечения дистонии в 2003 году, обсессивно-компульсивного расстройства (OCD) в 2009 году и эпилепсии в 2018 году. был изучен в клинических испытаниях как потенциальное средство лечения хронической боли при различных аффективных расстройствах, включая большую депрессию . Это одна из немногих нейрохирургических процедур, которые позволяют проводить слепые исследования .

Медицинское использование

Введение электрода во время операции с использованием стереотаксической рамки

болезнь Паркинсона

DBS используется для лечения некоторых симптомов болезни Паркинсона, которые невозможно контролировать с помощью лекарств. БП лечится путем применения высокочастотной (> 100 Гц) стимуляции к трем структурам-мишеням, а именно к энтролатеральному таламусу, внутреннему бледному мозгу и субталамическому ядру (STN), чтобы имитировать клинические эффекты поражения. Он рекомендуется людям с БП с двигательными колебаниями и тремором, неадекватно контролируемым лекарствами, или тем, кто не переносит лекарства, при условии, что у них нет серьезных психоневрологических проблем. Нервными стимуляторами были обработаны четыре области мозга при БП. Это внутренний бледный шар , таламус , субталамическое ядро и педункулопонтинное ядро . Однако большинство операций DBS в рутинной практике нацелены либо на внутренний бледный шар, либо на субталамическое ядро.

  • DBS внутреннего бледного шара уменьшает неконтролируемые дрожащие движения, называемые дискинезиями. Это позволяет пациенту принимать адекватные количества лекарств (особенно леводопы), что приводит к лучшему контролю симптомов.
  • DBS субталамического ядра напрямую снижает симптомы болезни Паркинсона. Это позволяет снизить дозу противопаркинсонических препаратов.
  • DBS PPN может помочь при застывании походки, в то время как DBS таламуса может помочь при треморе. Эти цели обычно не используются.

Выбор правильной цели DBS - сложный процесс . Для выбора цели используются множественные клинические характеристики, в том числе - определение наиболее неприятных симптомов, доза леводопы, которую пациент принимает в настоящее время, эффекты и побочные эффекты текущих лекарств и сопутствующие проблемы. Например, DBS субталамического ядра может усугубить депрессию и, следовательно, не является предпочтительным у пациентов с неконтролируемой депрессией.

Обычно DBS ассоциируется с улучшением моторных оценок на 30–60%.

синдром Туретта

DBS использовался экспериментально при лечении взрослых с тяжелым синдромом Туретта, которые не реагируют на обычное лечение. Несмотря на широкую огласку первых успехов, DBS остается экспериментальной процедурой для лечения синдрома Туретта, и необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, перевешивают ли долгосрочные преимущества риски. Процедура хорошо переносится, но осложнения включают «короткое время автономной работы, резкое ухудшение симптомов после прекращения стимуляции, гипоманиакальное или маниакальное превращение, а также значительные затраты времени и усилий на оптимизацию параметров стимуляции». По состоянию на 2006 г. сообщалось о пяти людях с TS; все испытали уменьшение тиков и исчезновение обсессивно-компульсивного поведения.

Процедура инвазивная, дорогая и требует длительного ухода специалиста. Польза от тяжелого синдрома Туретта не является окончательной, учитывая менее сильные эффекты этой операции, наблюдаемые в Нидерландах . Болезнь Туретта чаще встречается в педиатрической популяции, имеет тенденцию к ремиссии во взрослом возрасте, поэтому в целом эта процедура не рекомендуется для использования у детей. Поскольку диагноз Туретта ставится на основании истории симптомов, а не анализа неврологической активности, не всегда может быть ясно, как применять DBS для конкретного человека. Из - за беспокойства по поводу использования DBS в Туретте лечении синдрома , то Туретта ассоциация Америки созвала группу экспертов для разработки рекомендаций руководящих использования и потенциальных клинических испытания по DBS для TS.

Робертсон сообщил, что к 2011 году DBS использовался у 55 взрослых, оставаясь экспериментальным лечением в то время, и рекомендовал, чтобы процедура «проводилась только опытными функциональными нейрохирургами, работающими в центрах, которые также имеют специализированную клинику синдрома Туретта». Согласно Malone et al. (2006): «Следует рассматривать только пациентов с тяжелыми, изнурительными и не поддающимися лечению заболеваниями; в то время как пациенты с тяжелыми расстройствами личности и проблемами злоупотребления психоактивными веществами должны быть исключены». Du et al. (2010) говорят: «В качестве инвазивной терапии DBS в настоящее время рекомендуется только для серьезно пораженных, не поддающихся лечению взрослых TS». Сингер (2011) говорит: «В ожидании определения критериев отбора пациентов и результатов тщательно контролируемых клинических испытаний рекомендуется осторожный подход». Viswanathan et al. (2012) говорят, что DBS следует использовать для людей с «тяжелыми функциональными нарушениями, которые не поддаются лечению с медицинской точки зрения».

Побочные эффекты

Артериограмма артериального кровотока, который может кровоточить во время имплантации DBS.

DBS несет в себе риски серьезного хирургического вмешательства с уровнем осложнений, связанным с опытом хирургической бригады. Основные осложнения включают кровотечение (1-2%) и инфекцию (3-5%).

Существует возможность возникновения нейропсихиатрических побочных эффектов после DBS, включая апатию , галлюцинации , гиперсексуальность , когнитивную дисфункцию , депрессию и эйфорию . Однако эти эффекты могут быть временными и связаны с (1) правильным размещением электродов, (2) стимуляцией с разомкнутым или замкнутым контуром, что означает постоянную стимуляцию или систему мониторинга ИИ и (3) калибровкой стимулятора, так что эти побочные эффекты потенциально обратимы.

Поскольку мозг может немного смещаться во время операции, электроды могут смещаться или смещаться в определенном месте. Это может вызвать более серьезные осложнения, такие как изменения личности, но смещение электрода относительно легко определить с помощью компьютерной томографии . Также могут возникнуть осложнения хирургического вмешательства, такие как кровотечение в головном мозге. После операции отек мозговой ткани, легкая дезориентация и сонливость - это нормально. Через 2–4 недели проводится контрольный визит для снятия швов , включения нейростимулятора и его программирования.

Нарушение навыков плавания стало неожиданным риском процедуры; несколько пациентов с болезнью Паркинсона потеряли способность плавать после глубокой стимуляции мозга.

Механизмы

Точный механизм действия DBS не известен. Различные гипотезы пытаются объяснить механизмы DBS:

  1. Блокада деполяризации: электрические токи блокируют выход нейронов в месте расположения электрода или рядом с ним.
  2. Синаптическое торможение: это вызывает косвенную регуляцию нейронального выхода за счет активации окончаний аксонов с синаптическими связями с нейронами возле стимулирующего электрода.
  3. Десинхронизация аномальной колебательной активности нейронов
  4. Антидромная активация либо активирует / блокирует отдаленные нейроны, либо блокирует медленные аксоны

DBS представляет собой прогресс по сравнению с предыдущими методами лечения, которые включали паллидотомию (т. Е. Хирургическое удаление бледного шара ) или таламотомию (т. Е. Хирургическое удаление таламуса). Вместо этого тонкий провод с несколькими электродами имплантируется в бледный шар, вентральное промежуточное ядро ​​таламуса или подталамическое ядро , и в терапевтических целях используются электрические импульсы. Провод от имплантата продлевается к нейростимулятору под кожей в области груди.

Его прямое влияние на физиологию клеток мозга и нейротрансмиттеров в настоящее время обсуждается, но, посылая высокочастотные электрические импульсы в определенные области мозга, он может смягчить симптомы и напрямую уменьшить побочные эффекты, вызванные лекарствами от БП, что позволяет сократить количество лекарств. , или сделать режим приема лекарств более переносимым.

Компоненты и размещение

Система DBS состоит из трех компонентов: имплантированного генератора импульсов (IPG), отведения и удлинителя. IPG - это нейростимулятор с питанием от батареи, заключенный в титановый корпус, который посылает в мозг электрические импульсы, которые мешают нейронной активности в целевом участке. Вывод представляет собой спиральный провод, изолированный полиуретаном, с четырьмя платино-иридиевыми электродами и помещается в одно или два разных ядра мозга. Электропровод соединяется с IPG удлинителем, изолированным проводом, который проходит под кожей, от головы, вниз по шее, за ухом, к IPG, который подкожно помещается под ключицей или в некоторых местах. футляры, живот . IPG может быть откалиброван неврологом , медсестрой или обученным техником, чтобы оптимизировать подавление симптомов и контролировать побочные эффекты.

Отведения DBS помещаются в мозг в соответствии с типом симптомов, которые необходимо устранить. Для не паркинсонов эссенциального тремора, свинец поместить либо в ventrointermediate ядре таламуса или гоп incerta ; при дистонии и симптомах, связанных с БП ( ригидность , брадикинезия / акинезия и тремор ), электрод можно поместить либо в бледный шар, либо в субталамическое ядро ; при ОКР и депрессии прилежащего ядра ; при непрекращающейся боли в задней таламической области или в периакведуктальной области серого цвета ; и для лечения эпилепсии переднего таламического ядра .

Все три компонента хирургическим путем имплантируются внутрь тела. Имплантация свинца может происходить под местной анестезией или под общей анестезией («спящий DBS»), например, при дистонии. В черепе просверливается отверстие диаметром около 14 мм, и электрод зонда вводится стереотаксически с использованием стереотаксиса на основе рамки или без рамки. Во время процедуры бодрствования под местной анестезией обратная связь от человека используется для определения оптимального размещения постоянного электрода. Во время процедуры во сне используется интраоперационная МРТ-наведение для прямой визуализации тканей мозга и устройства. Установка IPG и удлинителей происходит под общим наркозом. Правое полушарие мозга стимулируется для устранения симптомов на левой стороне тела и наоборот.

Исследовать

Хроническая боль

Стимуляция периакведуктального серого и перивентрикулярного серого цвета при ноцицептивной боли , а также внутренней капсулы , вентрального заднебокового ядра и вентрального заднемедиального ядра при нейропатической боли дала впечатляющие результаты у некоторых людей, но результаты различаются. Одно исследование 17 человек с трудноизлечимой болью от рака показало, что 13 человек практически не болели и только четверым потребовались опиоидные анальгетики при выписке из больницы после вмешательства. Большинство из них действительно прибегали к опиоидам, обычно в последние несколько недель жизни. DBS также применялся при фантомной боли в конечностях .

Большая депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство

Боковой рентген головы: глубокая стимуляция мозга при обсессивно-компульсивном расстройстве (ОКР). Мужчина 42 года, операция в 2013 году.

DBS использовался в небольшом количестве клинических испытаний для лечения людей с тяжелой устойчивой к лечению депрессией (TRD). Ряд нейроанатомических мишеней был использован для DBS при TRD, включая субгенуальную поясную извилину, заднюю прямую извилину, прилежащее ядро , вентральную капсулу / вентральное полосатое тело, нижнюю таламическую ножку и боковую габенулу. Недавно предложенной целью вмешательства DBS при депрессии является надолатеральная ветвь медиального пучка переднего мозга ; его стимуляция приводит к удивительно быстрому антидепрессивному эффекту.

Небольшое количество в ранних испытаниях DBS для TRD в настоящее время ограничивает выбор оптимальной нейроанатомической мишени. Доказательств недостаточно, чтобы поддерживать DBS как терапевтический метод лечения депрессии; однако в будущем эта процедура может стать эффективным методом лечения . Фактически, положительные результаты были задокументированы в нейрохирургической литературе, включая несколько случаев, когда людям, находившимся в глубокой депрессии, предоставляли портативные стимуляторы для самолечения.

Систематический обзор DBS для TRD и OCD выявил 23 случая, девять для OCD, семь для TRD и один для обоих. «Примерно у половины пациентов действительно наблюдалось резкое улучшение», и побочные эффекты были «в целом незначительными», учитывая более молодой возраст психиатрической популяции по сравнению с возрастом людей с двигательными расстройствами. Первое рандомизированное контролируемое исследование DBS для лечения TRD, нацеленного на область вентральной капсулы / вентрального полосатого тела, не продемонстрировало значительной разницы в частоте ответа между активной и фиктивной группами в конце 16-недельного исследования. Однако второе рандомизированное контролируемое исследование DBS вентральной капсулы для TRD продемонстрировало значительную разницу в частоте ответа между активным DBS (44% респондеров) и фиктивным DBS (0% респондентов). Эффективность DBS установлена ​​для ОКР, в среднем у 60% респондеров у тяжелобольных и резистентных к лечению пациентов. Основываясь на этих результатах, FDA одобрило DBS для лечения устойчивых ОКР в рамках исключения для гуманитарных устройств (HDE), требуя, чтобы процедура выполнялась только в больнице, имеющей соответствующую квалификацию.

DBS для TRD может быть столь же эффективным, как и антидепрессанты, и иметь хороший ответ и частоту ремиссии, но побочные эффекты и безопасность требуют более полной оценки. Общие побочные эффекты включают «раневую инфекцию, периоперационную головную боль и ухудшение / раздражительность [и] повышенное суицидальное поведение».

Другие клинические применения

Результаты DBS у людей с дистонией, когда положительные эффекты часто проявляются постепенно в течение периода от недель до месяцев, указывают на роль функциональной реорганизации, по крайней мере, в некоторых случаях. Процедура была протестирована на эффективность у людей с эпилепсией , устойчивой к лекарствам. DBS может уменьшить или устранить эпилептические припадки с помощью запрограммированной или ответной стимуляции.

DBS перегородок у людей с шизофренией приводит к повышенной бдительности, сотрудничеству и эйфории. Лица с нарколепсией и комплексно-парциальными припадками также сообщали об эйфории и сексуальных мыслях из-за само-вызванного DBS ядер перегородки.

Orgasmic экстази было сообщено с электрической стимуляции мозга с глубиной электродов в левом гиппокампе в 3mA, а правый гиппокампа при 1 мА.

В 2015 году группа бразильских исследователей во главе с нейрохирургом Эрихом Фоноффом  [ pt ] описала новую технику, которая позволяет одновременно имплантировать электроды, называемая двусторонней стереотаксической процедурой для DBS. Основные преимущества - меньше времени, затрачиваемое на процедуру, и большая точность.

В 2016 году было обнаружено, что DBS улучшает обучение и память на мышиной модели синдрома Ретта . Более поздняя работа (2018 г.) показала, что лобный DBS активирует гены, участвующие в синаптической функции, выживании клеток и нейрогенезе, делая некоторые первые шаги в объяснении восстановления функции гиппокампа.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки