Hvor Deep Brain Stimulation Works

{h1}

Deep brain stimulation leverer korte pulser af elektricitet direkte til din hjerne. Find ud af, hvor dybt hjernestimulering virker.

Forestil dig et øjeblik, at du har en bevægelsesforstyrrelse som Parkinsons sygdom. Den lette tremor, som du først har bemærket i fingerspidserne, er gradvist forværret. Nu er enkle opgaver, som at løfte et glas vand eller endda at binde dine sko, blevet næsten umulige. Deres receptpligtige medicin var nyttige i et stykke tid, men nu er bivirkningerne ved at blive et problem.

En dag foreslår din læge, at du måske er en god kandidat til en relativt ny behandling, der kaldes dyb hjerne stimulering. Han beskriver, hvordan en lille elektrode ville blive implanteret i et bestemt område i din hjerne, hvor det ville levere korte pulser af elektricitet. Disse elektriske impulser, forklarer han, ville ændre aktivitetsmønstre i din hjerne med ansvar for dine sygdomssymptomer.

Du beslutter dig for at gennemgå den operation, der kræves for at implantere enheden, og kun få uger senere er forskellen forbløffende. At tænde den elektriske stimulering reducerer straks din muskel tremor og genopretter din kontrol over fine bevægelser. Selvom din sygdom stadig er til stede, kan du nu styre sine symptomer meget mere effektivt.

Dette scenario er meget rigtigt for de titusinder af mennesker over hele verden, der er blevet implanteret med en DBS-enhed (Deep Stimulation). I denne artikel lærer vi præcis, hvordan DBS arbejder for at opnå sine terapeutiske effekter. Vi vil også undersøge, hvilke betingelser der kan behandles med DBS og se på risiciene og begrænsningerne af denne form for behandling.

På næste side lærer vi om oprindelsen af ​​dyb hjernestimulering og finde ud af, hvordan teknologien bag DBS var i stand til at komme frem så hurtigt.

Delingsteknologi

Fremskridt i udviklingen af ​​implanterbare DBS-enheder udviklede sig hurtigt, takket være en lignende eksisterende teknologi: hjertepacemakere. Faktisk er disse to enheder så ens i design, at DBS-enheder ofte kaldes hjernepacemakere.

Historie af Deep Brain Stimulation

I begyndelsen af ​​1950'erne fandt lægerne, at læsioner eller ødelæggelse af specifikke områder i hjernen kunne hjælpe med at behandle visse bevægelsesforstyrrelser. Når områder af hjernen involveret i lidelsen blev læsionerede, forbedrede symptomerne ofte. Snart blev læsionsoperationer en standardbehandling for at reducere problemer i motorstyring forårsaget af tilstande som Parkinsons sygdom.

Desværre var læsionsoperation ikke en ideel løsning. De var ikke altid effektive til at reducere negative symptomer, og nogle gange resulterede de i skadelige bivirkninger. Et af de største problemer med læsionerende operationer er, at deres virkninger ikke kan fortrydes; en læsioneret hjernestruktur er permanent ødelagt. Som følge heraf er uønskede bivirkninger normalt irreversible.

I 1970'erne blev der indført en ny lægemiddelbehandling for bevægelsesforstyrrelser. Behandling med det nye lægemiddel, kaldet levodopa, kunne bruges til at kontrollere nogle af de samme typer af symptomer som læsioner, men uden den risikable hjernekirurgi. Levodopa-behandling begyndte hurtigt at erstatte læsionsoperationer, primært på grund af de fordele, det gav patienterne. En af fordelene var doser, der kunne tilpasses individuelt.

Efter mange år viste langvarig levodopa behandling imidlertid at forårsage nye problemer. Hjernen kompenserer til sidst for stoffernes virkninger. Resultatet var ofte alvorligt. Patienterne udviklede nye bevægelseskontrolproblemer, der blev betragtet som værre end de oprindelige symptomer.

Derefter blev der i slutningen af ​​1980'erne foretaget en ny opdagelse. Eksperter fandt, at de samme virkninger forårsaget af læsionerende hjernevæv kunne opnås ved at stimulere vævet med harmløse pulser af elektricitet. Dette var et spændende fund, fordi virkningerne af elektrisk stimulering er helt reversible. Faktisk, når stimuleringen er slukket, genoptager hjernen sin normale adfærd. Ligesom medicinbehandlinger kunne lægerne skræddersy den elektriske stimulering for at passe til de enkelte patienters nøjagtige behov. I modsætning til lægemiddelbehandlinger kunne den elektriske stimulering lokaliseres, således at kun tilsigtede dele af hjernen blev påvirket.

Behandlinger med dyb hjerne stimulering (DBS) blev anvendt på forsøgsbasis i flere år, og positive behandlingsresultater blev observeret. I 2002 blev brugen af ​​DBS for tilstande som Parkinsons sygdom godkendt af Food and Drug Administration (FDA). DBS forbliver standardbehandling for flere hjernesygdomme, der ligner og indbefatter Parkinsons.

I næste afsnit viser vi, hvad en implanterbar DBS-enhed ligner, og find ud af, hvordan hver del fungerer.

Vidste du?

I 1817 var en britisk læge, dr. James Parkinson, den første til at beskrive en sygdom, der har følgende egenskaber:

  • Rystelse med lemmerne i hvile (hvile tremor i en lem)
  • Bevægelse langsommere (bradykinesi)
  • Stivhed eller øget modstandsdygtighed over for passiv bevægelse (stivhed i lemmer eller kuffert)
  • Dårlig balance (postural ustabilitet)

Sygdommen var, som du måske har gættet, betegnet Parkinsons sygdom. For at en patient skal kunne diagnosticeres med Parkinsons sygdom, skal der være mindst to af de ovennævnte symptomer. Hvis der er andre ukarakteristiske symptomer, kan der kræves en alternativ diagnose [kilde: National Parkinson Foundation].

Deep Brain Stimulation Components

En implanterbar dyb hjerne stimuleringsenhed leverer omhyggeligt kontrollerede elektriske impulser til præcist målrettede områder af hjernen involveret i motorstyring.

En implanterbar dyb hjerne stimuleringsenhed leverer omhyggeligt kontrollerede elektriske impulser til præcist målrettede områder af hjernen involveret i motorstyring.

En implanterbar dyb hjerne stimulering (DBS) enhed består af tre hoveddele: the elektrode, det pulsgenerator og udvidelse. Her er hvad hver del af enheden er designet til at gøre:

Det elektrode er en lille tip-formet enhed (forestil dig stikket til et par hovedtelefoner), der er implanteret dybt ind i hjerneområdet, der er involveret i sygdomssymptomerne. Elektroderfladen har fire metalplader, der bruges til at transmittere pulser af elektricitet. Disse pulser af elektricitet er små og stimulerer kun hjernevævet inden for tæt elektrodafstand. Dette gør det muligt for den elektriske stimulering at målrette kun hjerneområdet nærmest hvor elektroden er implanteret.

Det pulsgenerator (også kaldet stimulatoren) er en lille, boksformet enhed, der genererer de elektriske signaler, der sendes til elektroden. Pulsgeneratoren implanteres normalt under huden i et rum nær patientens bryst. Den indeholder et batteri med en levetid, der varierer alt fra to til syv år. De elektriske mønstre genereres i hurtige on-off pulser leveret ved meget høje frekvenser - normalt over 100 gange per sekund. Kun ved disse høje frekvenser hjælper stimuleringen med at reducere de uønskede symptomer.

Den sidste komponent i en implanteret DBS-enhed er udvidelse, som simpelthen er et isoleret kabel, der bærer de elektriske signaler fra pulsgeneratoren til elektroden implanteret i hjernen. At have nogen del af DBS-enheden gå gennem huden, ville skabe risiko for infektion, så kirurgen typisk tunneler en lille sti under huden fra pulsgeneratoren til elektroden.

Patienter får typisk en håndholdt enhed, der bruger en magnet til at kommunikere gennem deres hud til pulsgeneratoren. Dette gør det muligt for patienten at kontrollere de doser af elektrisk stimulering, han eller hun modtager. En læge indstiller rækkevidden af ​​stimuleringsdoser inden for visse grænser, men patienten foretager faktisk en finjustering af enheden baseret på hans eller hendes individuelle behov.

Nu hvor du ved, hvilke dele der udgør en DBS-enhed, lad os finde ud af, hvordan det producerer den ønskede effekt.

Hvem drager fordel af DBS?

Ifølge The Cleveland Clinic er patienter, der er diagnosticeret med en bevægelsesforstyrrelse, ikke automatisk berettiget til dyb hjerne stimulering kirurgi. Så hvem er en kandidat? Enhver patient, der:

  • Er ikke tilfreds med hans eller hendes stigende tab af kontrol over bevægelse, der opstår fra dystoni eller andre bevægelsesforstyrrelser
  • Udviser symptomer, der medfører et fald i livskvaliteten
  • Har haft en passende og rimelig forsøg med medicin

Påvirkende hjernen gennem dybhjernestimulering

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Før vi fortsætter, skal vi gennemgå et par fakta om hjernen. Du ved måske allerede, at hjernen er opdelt i mange specialiserede områder, der hver især er ansvarlige for forskellige opgaver. Der er separate områder i din hjerne, der spiller en rolle i styring af muskelbevægelser, hukommelse og lige følelser. Disse separate regioner i hjernen arbejder sammen for at opnå større mål. Når skade eller sygdom forhindrer en hjerne region i at udføre sin rolle, kan de større mål måske ikke opfyldes.

Et godt eksempel på dette er basale ganglier. Den basale ganglia er en gruppe hjernekonstruktioner, der arbejder sammen for at hjælpe med at kontrollere kroppens bevægelser. Da bevægelser planlægges og koordineres i hjernen, strømmer information i form af elektrisk hjerneaktivitet mellem strukturerne af de basale ganglier. Hver struktur spiller en rolle i at ændre og raffinere oplysningerne for at hjælpe med at finjustere muskelbevægelser. Når en del af de basale ganglier er svækket, ændres den normale informationsstrøm. Udbredte bevægelseskontrolproblemer er ofte resultatet, som i tilfælde af Parkinsons sygdom.

For at finde ud af, hvor dyb hjernestimulering kommer ind, lad os holde fast ved eksemplet på de basale ganglier.

Som nævnt ovenfor forstyrres den normale elektriske strøm af hjerneaktivitet gennem de basale ganglier af effekterne af Parkinsons sygdom. Formålet med en implanteret DBS-elektrode er at modvirke denne unormale hjerneaktivitet og ændre den på en måde, som reducerer sygdomssymptomerne.

Elektroden opnår dette ved at målrette mod en af ​​flere mulige strukturer inden for de basale ganglier. For Parkinsons sygdom er dette oftest den subthalamisk kerne (STN). En dyb hjerne stimuleringselektrode implanteret i STN udsender pulser af elektricitet og ændrer dets adfærd. Ved at ændre opførelsen af ​​STN'en ændrer elektroden i sidste ende al den hjerneaktivitet, som STN normalt påvirker. Dette gør DBS-elektroden meget indflydelsesrig, da STN er en af ​​flere strukturer i de basale ganglier, som alle arbejder sammen.

Lyder simpelt nok, ikke? Nå, hvad eksperterne ikke har udarbejdet fuldt ud endnu, er præcis, hvordan DBS påvirker hjernens strukturer, det stimulerer - selv om der er flere sandsynlige muligheder. For eksempel kan de hurtigt gentagne elektriske signaler udgivet af DBS-elektroden virke for at blokere uregelmæssig hjerneaktivitet. I dette scenario kan virkningerne af den elektriske stimulering betragtes som en port, der blokerer for bestemte veje af beskadiget information. En anden mulighed er, at det regelmæssige mønster af elektriske impulser fra den implanterede DBS-elektrode ville virke for at tilsidesætte uregelmæssige informationsstrømme. Med andre ord virker den elektriske stimulering af DBS-anordningen for at drukne de unormale mønstre af hjerneaktivitet.

Den komplette historie om, hvordan DBS opnår sine effekter, er sandsynligvis meget mere kompleks. Det er sandsynligt, at det samme mønster af dyb hjerne stimulering påvirker forskellige dele af den samme hjerne struktur på helt modsatte måder. Selvom mekanismerne i DBS endnu ikke er fuldt udarbejdet, har lægerne tilstrækkelig erfaring med at bruge DBS til at føle sig sikre på dets sikkerhed og effektivitet.

Nu, hvor du har en ide om, hvordan en DBS-enhed fungerer, lad os se på, hvordan det implanteres i hjernen.

MRI Quiz

MR-maskiner bruges ofte til at undersøge hjernen. Se hvor meget du ved om dem i vores MRI Quiz.

Implantering af Deep Brain Stimulation Device

MR-scanninger bruges til at hjælpe kirurgen til nøjagtigt at lokalisere strukturer inden for patientens hjerne.

MR-scanninger bruges til at hjælpe kirurgen til nøjagtigt at lokalisere strukturer inden for patientens hjerne.

Et af de mest udfordrende mål for en kirurg, der implanterer en dyb hjernestimuleringsenhed, er at implantere elektroden på en sikker måde i den præcise målplacering i hjernen. Fordi ikke alles hjerne er formet det samme, kræver opgaven med at lokalisere og få adgang til en bestemt hjernestruktur uden at forstyrre de omgivende strukturer brug af specielle værktøjer og teknikker.

Et standardværktøj, der bruges til de mest delikate hjernekirurgier, er en stereotaktisk ramme. Denne enhed er i grunden en metalstruktur, der holder patientens hoved meget stille og giver lægerne et stabilt udgangspunkt for at gøre deres målinger. Kirurgen vil også stole på sofistikerede billedbehandlingsteknikker for at hjælpe med at lokalisere specifikke strukturer i hjernen. For eksempel kan kirurgen stole på magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) eller computeriseret tomografi (CT scan) billeddannelse, som begge kan tænkes løst som tredimensionale røntgenscanning.

Den bedste måde for kirurgen at være sikker på at elektroden er på det rigtige sted er at tænde enheden og observere dens virkninger på patientens symptomer. Af denne grund holdes patienten normalt vågen for elektrodeimplantationsdelen af ​​operationen. Fordi selve hjernen ikke har nogen smertestillende receptorer, vil patienten ikke føle nogen smerte. Kun lokalbedøvelse er nødt til at dumme den placering, hvor der laves et lille hul i kraniet. Patienten skal også afbryde brugen af ​​alle lægemidler før operationen. Dette krav er således, at virkningerne af den elektriske stimulering alene på sygdomssymptomerne kan observeres.

Når elektroden er fast på plads, implanteres pulsgenereren andetsteds i patientens krop, hvor der er mere plads. Normalt er dette placeret i patientens bryst. Da patienten ikke længere er nødt til at være vågen, lægges patienten under generel anæstesi til denne del af operationen. Et andet trin involveret i operationen er at tunnel en tråd under huden fra pulsgeneratoren til elektroden i hjernen.

Flere dage efter operationen skifter lægerne på den dybe hjerne stimuleringsenhed og programmerer den efter patientens individuelle behov. Forskellige aspekter af det elektriske stimuleringsmønster, såsom dets pulsstyrke, form og frekvens, kan justeres efter behov. Patienten er også forpligtet til at komme ind i løbet af få måneder, så lægerne kan tilpasse dette mønster for at sikre en optimal ydelse af enheden.

Lyt til din hjerne

Nogle gange identificerer kirurgen hjernestrukturer ved hjælp af en yderligere teknik, kendt som mikroelektrodeoptagelse. I denne teknik passerer en elektrode på enden af ​​en meget fin ledning gennem forskellige områder af hjernen, hvor det er i stand til at optage elektriske mønstre fra de omgivende hjerne strukturer. Disse elektriske mønstre kan omdannes til lyd, så kirurgen kan lytte til hjernens aktivitet omkring elektroden. Forskellige hjernestrukturer har unikke mønstre af elektrisk aktivitet, og en erfaren neurosurgeon kan skelne mellem disse strukturer bare ved at lytte til disse mønstre.

Deep Brain Stimulation Resultater

Skuespiller Michael J. Fox deltager

Skuespiller Michael J. Fox deltager i "En sjov ting der skete på vejen for at helbrede Parkinsons" - En fordel aften for Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research.

DBS er måske mest berømt anvendt til behandling af Parkinsons sygdom. Fremtrædende skuespiller Michael J. Fox bidrog til at bringe Parkinson til offentlighedens øjne, da han afslørede sin diagnose med sygdommen. Essentiel tremor og dystoni er to andre bevægelsesforstyrrelser, der også almindeligvis behandles med DBS. Væsentlig tremor er præget af tremor under muskelbevægelser og er faktisk den mest almindelige bevægelsesforstyrrelse i USA. Normalt er medicinen alene tilstrækkelig til at behandle essentiel tremor, men nogle gange kræver alvorlige tilfælde behandling med DBS.

Dystoni er en lidelse, der resulterer i uønskede muskelkontraktioner. Især udføres DBS-implantationskirurgien forskelligt i tilfælde af dystoni. Fordi dystoniapatienter ikke er i stand til at undertrykke de hoved- og nakkebevægelser, der er en del af deres symptomer, skal patienterne placeres under generel anæstesi under elektrodeimplantatoperationen. Som vi senere vil lære, kan denne situation gøre den rigtige elektrodeimplantation mere udfordrende for lægen.

Parkinsons sygdom, essentiel tremor og dystoni er alle bevægelsesforstyrrelser, der deler symptomer, der kan behandles ved DBS stimulering til de basale ganglier. DBS kan også bruges i hjerneområder uden for basalganglierne til behandling af andre tilstande forårsaget af abnorm hjernefunktion. Den mest almindelige anvendelse af DBS er faktisk til behandling af kronisk smerte.

DBS har også vist lovende resultater i den eksperimentelle behandling af andre tilstande, herunder Tourette syndrom, multipel sklerose (MS), depression, epilepsi og obsessiv tvangssyndrom (OCD). En bred vifte af andre mulige fremtidige applikationer til dyb hjerne stimulering terapi eksisterer også. Behandlingen af ​​visse former for hovedpine, depression og endda fedme er blot nogle få af de mulige anvendelser af DBS, som i øjeblikket undersøges.

Vi har set, hvad en DBS-enhed ligner, og hvilke betingelser den kan behandle, men hvad er nogle af de risici og bivirkninger?

Forskning og resultater

I 1998 Celebrity Michael J.Fox meddelte offentligt at han var blevet diagnosticeret med Parkinsons sygdom i 1991. Siden denne gang er han ved at finde Michael J. Fox Foundation for Parkinson's Research. På det tidspunkt, hvor denne artikel blev offentliggjort, har stiftelsen rejst over 120 millioner dollars mod udvikling af behandlinger for Parkinsons sygdom.

Risici og bivirkninger af Deep Brain Stimulation

Den operation, der kræves for at implantere en DBS-enhed, er en dyr og potentielt risikabel procedure, som lægerne kun vil anbefale til visse patienter. Først og fremmest skal patienten være i sund fysisk tilstand og være i stand til at modstå de belastninger, der skyldes en større operation.

Det er også vigtigt at sikre, at DBS-terapi vil have en god chance for at producere effektive resultater. En indikation af, at DBS vil være en effektiv behandling, er, hvis patientens symptomer reagerer på lægemiddelbehandling. Drogterapier virker på nogle af de samme hjerneveje som DBS, så hvis stofferne har en god effekt, kan dyb hjerne stimulering også være gavnlig.

Så på hvilket stadium bør dyb hjernestimulering overvejes? De fleste specialister er enige om, at DBS-implantation skal forekomme, efter at lægemiddelterapierne begynder at producere deres negative bivirkninger, men før patienten begynder at opleve et væsentligt fald i livskvaliteten. Livskvaliteten måles undertiden af ​​patientens evne til at udføre dagliglivets aktiviteter.

Patienten skal også have realistiske forventninger til resultaterne af DBS-terapi. Det må være klart for patienten, at DBS ikke er en kur mod hans eller hendes tilstand, men snarere en behandling, der kan lindre betingelsens symptomer. Selvfølgelig skal patienten også være fuldt ud klar over de risici og mulige bivirkninger, der er involveret i DBS-implantation.

Selvom DBS generelt anerkendes som en meget sikker behandling, udviser enhver større operation - især hjernekirurgi - visse risici. En af de største risici er blødning eller overdreven blødning forårsaget af skade på blodkar. Hjernevæv er meget delikat, og navigering gennem hjernen til implantation af en enhed kan være udfordrende. Sandsynligheden for større skade på grund af hæmorrhaging er lav, men hvis blødning forekommer, kan de resulterende komplikationer være alvorlige og permanente.

Infektion er en anden risiko forbundet med DBS implantation kirurgi. De problemer, der er forårsaget af infektion, er sædvanligvis milde og behandles, men nogle gange kan infektioner forårsage alvorlige problemer. En yderligere risiko er at nævne brud på enheden. Afbrydelser i forlængelsestråden eller bevægelsen af ​​den stimulerende elektrode er to af de væsentligste årsager til enhedsfejl.

Bivirkningerne forårsaget af den elektriske stimulering fra DBS-elektroden varierer fra patient til patient og omfatter normalt mindre sensoriske eller motoriske kontrolproblemer. Psykologiske bivirkninger kan omfatte humørsvingninger eller følelser af depression. Heldigvis er alle disse bivirkninger normalt midlertidige eller kan reverseres ved at slukke for stimuleringen. I de fleste tilfælde kan lægen justere enhedens elektriske stimuleringsmønstre for at minimere bivirkninger.

Hvis du fandt denne artikel interessant og gerne vil vide mere om dyb hjernestimulering, skal du følge linkene på næste side. De kan give dig masser af gode oplysninger.

Risikoværksomhed...?

Enhver form for hjernekirurgi indebærer risiko, og dyb hjerne stimulering er ingen undtagelse. Udover de ovenfor nævnte risici og bivirkninger er der også risici forbundet med selve implantationsproceduren. Nogle få sundhedsmæssige bekymringer og bivirkninger af dyb hjerne stimulering er opført her:

I et forsøg på at behandle Parkinsons sygdom er nogle patienter, der har fået en dyb hjerne stimulering, endt med andre uønskede bivirkninger. Disse effekter spænder i sværhedsgrad fra panikanfald, talevanskeligheder og bevægelsesproblemer helt til selvmord [kilde: MayoClinic.com].


Video Supplement: Deep Brain Stimulation.... How does DBS work.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com