Использование электричества для лечения боли известно с древних времен, еще в 1559 году Диоскорид сообщил о применении морской торпеды для снятия постоянных головных болей.
Шейли впервые стимулировал спинной мозг в 1967 году, поместив электроды в субарахноидальное пространство на поверхности дорсального столба спинного мозга через конический разрез пластины. За этим последовал новый метод Дули по установке электродов в дорсальное эпидуральное пространство спинного мозга путем чрескожной пункции в 1975 году.
Ранние системы стимуляции состояли в основном из приемников с радиочастотным приводом. К середине 1970-х годов компания Cordis выпустила первое поколение генераторов импульсов, питающихся от литиевых батарей. Вскоре электроды из первоначальных монополей превратились в биполя. Особо следует отметить важное изобретение Жозе Вальца и компании Neuromed в начале 1980-х годов — трансдермальный квадрупольный электрод, который отличался возможностью свободно регулировать параметры стимуляции имплантированного стимулятора без повреждения с помощью внешнего датчика.
В конце 1970-х годов СКС стала популярной в Европе и США. Врачи использовали метод SCS для лечения тысяч пациентов практически со всеми видами боли. Неправильный отбор пациентов, технические неполадки устройств для имплантации и неопытность врачей, безусловно, привели к неприемлемым результатам. В результате, начиная с 1980-х годов, метод SCS находился на низком уровне. Только в последнее десятилетие этот метод вновь стал применяться для лечения хронической труднопреодолимой боли незлокачественного происхождения.
Нейрофизиологические механизмы
Точный механизм дорсальной электростимуляции спинного мозга для лечения хронической боли до сих пор не до конца понятен. Активация крупных афферентных волокон спинного мозга, несомненно, играет важную роль. Документально подтверждено, что эффект СКС связан с активацией сегментарной активности спинного мозга в дорсальном роге спинного мозга путем ретроградной проводимости потенциалов действия, вызванных электрической стимуляцией в дорсальном отделе спинного мозга каудально, а также с активацией нервных клеток ствола мозга путем восходящей проводимости потенциалов действия в дорсальном отделе спинного мозга, что в свою очередь активирует активность нисходящей тормозной системы ствола мозга. С точки зрения нейрохимии, исследования на животных показывают, что стимуляция вызывает высвобождение 5-гидрокситриптамина, SP и ГАМК в дорсальном роге спинного мозга. Однако данные, полученные на животных, не были подтверждены на людях.
Клинически наиболее эффективная стимуляция достигается при расположении электродов в пределах 3 мм от средней линии на спинном мозге, но в целом наилучшая стимуляция структур средней линии (таких как нижняя часть спины, ягодицы и промежность) достигается только при соответствующем расположении электродов по средней линии. Расстояние электродов от средней линии может давать различные эффекты стимуляции, в зависимости от уровня спинного мозга и части тела, подлежащей стимуляции. Например, ганглий С2 и области грудной и брюшной стенки могут быть легко стимулированы электродами, расположенными не по средней линии; стимуляция верхних конечностей может быть получена довольно легко от средней линии или от боковых электродов, расположенных не по средней линии. Если требуется двусторонняя стимуляция, электроды следует размещать как можно ближе к средней линии. В нижнегрудном отделе спинного мозга латерально расположенные электроды вызывают стимуляционные реакции в передней части нижней конечности, в то время как стимуляционные реакции в задней части нижней конечности будут исходить от электродов, расположенных по средней линии. Как правило, ответ на стимул, вызванный электрической стимуляцией, обычно распространяется каудально от уровня размещения и иногда цефаладно; ответ на стимул верхней конечности был получен при стимуляции среднегрудного сегмента, эффект непостоянный и ожидать его нельзя.
СКС не оказывает одинакового воздействия на все виды боли; например, при лечении раковой боли СКС не очень эффективна из-за чрезмерной травмирующей афферентной стимуляции на поздних стадиях раковой боли. СКС очень эффективна при стабильной боли типа укуса и жжения, но не при эпизодической боли.
Оборудование
Электроды
Существует два типа стимулирующих электродов: трансдермально расположенные и плоские. В настоящее время трансдермально размещаемые электроды являются 4-контактными, 8-контактными и 16-контактными. Один или два 8-контактных электрода обычно используются при болях в конечностях, а два или три 8-контактных электрода или 16-контактных электродов — при болях в медиальной области. Электроды плоского типа требуют хирургической установки и минимального удаления кости конуса и в настоящее время в основном являются 8-контактными электродами. Оба типа электродов очень безопасны и эффективны благодаря современной технологии. Преимущества чрескожного метода в том, что не требуется хирургический разрез, а также в том, что пациенты могут быть обследованы перед проведением постоянной имплантации. В то же время, чрескожно установленные электроды могут быть выдвинуты вперед в эпидуральном пространстве по желанию и протестированы для стимуляции нескольких сегментов спинного мозга. Вводя несколько параллельных электродов чрескожно, хирург может создать стимулирующее электрическое поле с соответствующими контурами для конкретной болезненной области.
Генераторы и приемники импульсов
SCS — это доставка импульсов квадратной волны в эпидуральную полость через имплантированные электроды для стимуляции спинного мозга и других нервных структур. Полностью интегрированный генератор импульсов питается от литиевой батареи и управляется транскутанной телеметрией, которая после включения больше не требует участия пациента и может быть включена и выключена и настроена на ряд параметров стимуляции с помощью небольшого магнита, который пациент всегда носит с собой. Срок службы батареи зависит от режима использования и выбора параметров (напряжение, частота, ширина волны и т.д.) и обычно составляет от 2 до 7 лет. Вся программа корректируется программным контроллером, находящимся в руках врача.
Радиочастотная система состоит из подкожного приемника сигнала и датчика, питающегося от никель-щелочной батареи, вынесенной за пределы тела. Антенна датчика размещается на коже на поверхности приемника и подключается к датчику, чтобы сигнал стимуляции мог передаваться трансдермально. За рубежом наиболее часто используется перезаряжаемая система, которая позволяет заряжать имплантированный генератор импульсов через кожу, увеличивая выходные параметры стимуляции, значительно продлевая срок службы генератора импульсов и снижая среднюю стоимость лечения для пациента.
Техника введения
Установка электродов обычно проводится под местной анестезией с внутривенной седацией, но иногда требуется общая анестезия. Пациент должен быть в сознании и быть в состоянии полностью сотрудничать с хирургом, поскольку определение точного распределения реакции стимула на тестовый стимул и движение стимула является решающим шагом в обеспечении успеха лечения. В целом, введение электродов под общей анестезией необходимо только в том случае, если место введения находится в медуллярном сегменте C1-C4 или если в анамнезе имеется хирургический разрез в области, куда будет вводиться электрод.
Во время введения электродов пациент обычно находится в лежачем положении. Точка установки электрода должна находиться как минимум на 2 сегмента спинного мозга ниже целевого уровня, чтобы эпидуральный сегмент электрода имел определенную длину, что способствует стабильности и уменьшает смещение электрода. С клинической точки зрения, при болях в нижней части спины точка введения электрода может быть выбрана на уровне Т12, L1 и L2, в то время как целевая точка верхней конечности должна быть расположена на уровне Т4 и 5 сегментов. Для определения эпидурального пространства можно использовать несколько методов. Тактильная обратная связь с кончиком иглы при прохождении через ligamentum flavum является очень важной информацией, но иногда не совсем надежной. Наиболее распространенный метод — использование шприца с низким сопротивлением трению (не одноразового пластикового шприца).
для определения потери устойчивости. Введение проволоки Сельдингера через пункционную иглу и наблюдение за траекторией ее движения и ориентацией под рентгеновским светом также помогает определить ее точное положение.
После того как установлено, что электрод вошел в спинномозговой канал, следующей задачей является выяснение того, находится ли электрод в эпидуральном пространстве, а не в субарахноидальном. Когда электрод находится в субарахноидальном пространстве, направляющая проволока движется почти без сопротивления и может быть повернута очень далеко в любую сторону, тогда как когда направляющая проволока находится в эпидуральном пространстве, ее можно продвинуть вперед только с помощью специальных манипуляций. Другой феномен заключается в том, что при расположении электродов в субарахноидальном пространстве можно вызвать двигательный или сенсорный ответ при очень низкой интенсивности стимуляции.
Процедура и параметры электростимуляции
Точная имплантация системы SCS является одним из ключевых факторов успеха лечения. Другим ключевым фактором является регулировка параметров электростимуляции и тщательное наблюдение. После имплантации системы необходимо определить три переменные: порог распознавания, который представляет собой уровень напряжения, при котором пациент начинает ощущать ответный стимул; порог толерантности, который представляет собой уровень напряжения, при котором пациент чувствует, что ответный стимул слишком сильный, чтобы вызвать неприятные ощущения или моторные сокращения; и диапазон использования, который представляет собой разницу напряжения между порогом толерантности и порогом распознавания. Широкий диапазон использования дает возможность более широкого выбора параметров стимуляции.
После введения стимулятора следует начать тестовую стимуляцию, цель которой — найти оптимальные параметры электростимуляции и добиться того, чтобы зона ответной стимуляции адекватно охватывала болезненную область, иначе будет трудно добиться обезболивания.
После выбора идеальной точки электрода и оптимального напряжения стимуляции следующим шагом должен быть выбор других параметров электростимуляции. Другим более важным параметром должна быть частота стимуляции, и хотя большинство пациентов выбирают частоту 20-1001-Iz, мы уже знаем, что иногда существует значительный индивидуальный разброс между людьми. Ширина волны может оказывать некоторое влияние на напряжение. Иногда на поиск оптимальных параметров стимуляции для конкретного пациента может уйти 4-5 месяцев
Осложнения
Наиболее фатальными осложнениями СКС являются вторичные повреждения спинного мозга, вызванные компрессией нервного корешка или спинного мозга во время установки или интрадуральными гематомами.
Смещение электродов обычно происходит в течение нескольких дней после установки. Частота дислокации значительно выше при использовании используемых в настоящее время чрескожных электродов, чем при использовании пластинчатых электродов.
Зарегистрированная частота инфекций в устройствах для имплантации колеблется от 0,5% до 15%. Инфекции обычно затрагивают генератор импульсов и радиочастотный приемник имплантата, провода, соединяющие электроды, и иногда эпидуральное пространство. Инфекции могут возникать в течение нескольких дней или лет после установки устройства и проявляются в виде постоянного покраснения и отека кожи на поверхности устройства, а также в виде боли при надавливании. Окончательное лечение этой персистирующей инфекции заключается в полном удалении устройства и назначении антимикробных препаратов внутривенно в течение 6 недель.
Необратимая утечка спинномозговой жидкости может возникнуть после чрескожной или чрезкожной установки пластины и характеризуется головной болью и скоплением спинномозговой жидкости в месте установки генератора импульсов. Простое лечение заключается в том, чтобы позволить пациенту в течение 2-3 недель использовать полностью натянутый бандаж на коленях, чтобы сжать генератор импульсов и путь проводника. Если простое лечение не помогает, можно ввести небольшое количество аутологичной крови в эпидуральное пространство позвоночного канала, чтобы способствовать образованию спаек или скорейшему хирургическому исследованию и устранению утечки.
Заключение
За 25 лет, прошедших с момента его внедрения, подход SCS медленно, но неуклонно развивался, с уточнением принципов отбора показаний и совершенствованием техники, что сделало его очень безопасным и надежным методом лечения хронической боли. Конечно, как и в случае с другими методами лечения, результаты SCS далеки от удовлетворительных, и его долгосрочные эффекты трудно оценить с уверенностью. Тем не менее, СКС зарекомендовала себя как важная часть лечения хронической и трудноизлечимой боли, и ее не следует недооценивать.