Dr. med. Jan H. Mehrkens

Neurochirurgische Schmerztherapie

Dr. med. Jan H. Mehrkens

Neurochirurgische Klinik und Poliklinik Klinikum der Universität München

Campus Großhadern

2

Neurochirurgische Verfahren in der Schmerztherapie

1. Ablative Methoden mit Unterbrechung schmerzleitender Systeme bzw. Unschaltzentren im Bereich des ZNS

2. Intrathekale Medikamentenapplikation mit implantierten Katheter/Pumpensystemen

• spinal • ventrikulär

3. Therapeutische Elektrostimulation spezieller zentralnervöser Strukturen:

- subcutan

- Periphere Nerven

- Trigeminus (ganglionär) - Rückenmark (SCS)

- Cerebral (DBS)

4. Mikrochirurgische vaskuläre Dekompressionsverfahren bei paroxymalen Schmerzattacken im Bereich verschiedener Hirnnerven

Neuromodulation

3

1. Ablative Methoden

 perkutane Chordotomie (C1/2)

 DREZ (dorsal root entry zone lesion)

 Thermokagulation im Ganglion Gasseri

 Facettendenervation (Thermo/Kryo)

4

Selektive perkutane Thermokoagulation des Ganglion Gasseri

Selektive Ausschaltung der schmerzleitenden Fasern eines oder mehrerer Trigeminusäste (V2+3) im Ganglion Gasseri durch Hitzeeinwirkung (Hochfrequenzdiathermie,70-75 Grad Celsius).

Indikation: hohes OP-Risiko, ED als Grunderkrankung

5

2. Intrathekale Therapie

Implantierte Medikamentenpumpe:

Medikamente:

Opiate

Clonidin

Ziconotid

6

2. Intrathekale Therapie

Implantierte Medikamentenpumpe:

Medikamente:

Opiate Clonidin Ziconotid

Indikationen:

1. Maligner Schmerz

• ossärer durch Metastasen

• neurogen durch Tumorkompression 2. Benigner Schmerz

• vertebragen (nach spinalem Eingriff)

• Deafferenzierung (zentral oder spinal)

>> Selbe Technik auch bei Spastik

> Medikament: Baclofen

7

3. Therapeutische Elektrostimulation: „Hardware“

8

Stabelektroden

 4 oder 8 Elektrodenpole

 perkutan minimal-invasiv implantierbar (unter Lokalanästhesie)

 Patient ist wach und kann bei einer Teststimulation im OP zur korrekten Positionierung beitragen

Stab- und Flächenelektroden

Flächenelektroden

 4, 8 oder 16 Elektrodenpole

 benötigt eine interlaminäre Fensterung (ggf.

Hemilami/Lami) zur Implantation

 größere Auflagefläche epidural am

Hinterstrang führt zu stabiler Positionierung

9

Nicht-wiederaufladbarer Neurostimulator

Charakteristika

 kein Aufladen notwendig

 Lebensdauer abhängig vom Energiebedarf (ca. 3-5 Jahre)

 bis zu 16 Elektrodenpole individuell programmierbar

 Abdeckung verschiedener

Schmerzareale durch Anschluss

mehrerer Elektroden möglich

10

Wiederaufladbarer Neurostimulator

Charakteristika

 wiederaufladbar

 9 Jahre Batterielebensdauer

 Bis zu 16 Elektrodenpole individuell programmierbar

 Abdeckung verschiedener

Schmerzareale durch Anschluss mehrerer Elektroden möglich

 RestoreUltra ^TM : extrem klein und nur 9 mm dünn

 RestoreADVANCED ^® : große

Batteriekapazität für hohen Strombedarf

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Funktionen

 Auslesen der aktuellen Einstellungen

 Programmierung von

 Gruppen für verschiedene Aktivitäten

 Programme für unterschiedliche Schmerzareale

 Freischaltung der mySTIM ^TM

Patiententherapiemanageroptionen

 Speicherung wichtiger Implantatdaten

 Unterstützung bei der Programmierung optimaler Stimulationsmuster (Optimizer ^® , Autofill ^® , TargetStim ^TM )

Telemetrisches Programmiergerät

12

Patienten-Kontrollgerät

 Ein- und Ausschalten der Stimulation

 Wechsel zwischen Aktivitätsgruppen

 Steuerung der Stimulationsintensität

 Anpassung des

Stimulationsgebietes

 klein, einfach zu bedienen, handlich

13

3. Therapeutische Elektrostimulation

SUBKUTANE N. OCCIPITALIS STIMULATION

14

3. Therapeutische Elektrostimulation

SUBKUTANE N. OCCIPITALIS STIMULATION

- Monopolare Elektrode SNS 3483 (0,9 mm, „Steude-Elektrode“) 15

- Impulsgenerator Itrel III und Handprogrammer Itrel-EZ (Medtronic)

Direkte Elektrostimulation des Ganglion Gasseri (TGES)

(Steude Acta neurochirurgica 1978)

16

1.Teststimulation: Test mit externem IPG für 3-5 Tage

17

2. Permanente Implantation:

18

Radiologische Kontrolle

19

Klinische Daten: Retrospektive Langzeit-Analyse

Schmerz-Ätiologie : 141 (60 %) HNO/NNH Eingriffe

30 (13 %) Destruktiver (NCH-) Eingriff 29 (12 %) Trauma

23 (10 %) Postherpetische Neuralgie 12 ( 5 %) Unbekannt

Follow-up: Range 2-26 Jahre

Patienten: 235 (05/1980-10/2004) (344 bis 02/2008)

(Mehrkens JH, Steude U. Acta Neurochir Suppl. 2007;97(Pt 2):91-7)

20

- +

141 (60%)

2 (20%) 10

(42%) 17

(58%) 17

(60%) 77

(55%)

10 (80%) 13

(58%) 13

(42%) 12

(40%) 64

(45%)

12 (5%) 23

(10%) 30

(13%) 29

(12%)

No.

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Triegeminal Nerve Posttraumatic

Maxillary Sinus, Orthodotic , Dental procedures Etiology

of pain

Stimulation -

+

141 (60%)

2 (20%) 10

(42%) 17

(58%) 17

(60%) 77

(55%)

10 (80%) 13

(58%) 13

(42%) 12

(40%) 64

(45%)

12 (5%) 23

(10%) 30

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No.

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Triegeminal Nerve Posttraumatic

Maxillary Sinus, Orthodotic , Dental procedures Etiology

of pain

Stimulation -

+

141 (60%)

2 (20%) 10

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(55%)

10 (80%) 13

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(45%)

12 (5%) 23

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(12%)

No.

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Triegeminal Nerve Posttraumatic

Maxillary Sinus, Orthodotic , Dental procedures Etiology

of pain

- +

141 (60%)

2 (20%) 10

(42%) 17

(58%) 17

(60%) 77

(55%)

10 (80%) 13

(58%) 13

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(45%)

12 (5%) 23

(10%) 30

(13%) 29

(12%)

No.

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Trigeminal Nerve Posttraumatic

Maxillary Sinus, Orthodotic , Dental procedures Etiology

of pain

Stimulation

Perkutane Teststimulation bei 235 Patienten

Globale

Globale Erfolgsrate Erfolgsrate : 52 % ( : 52 % ( Schmerzreduktion Schmerzreduktion > > 50%) 50%)

21

Permanente Implantation bei 119 Patienten

Komplikationen: - Keine operative oder therapiebedingte Morbidit ät - Elektroden- Dislokation in 10 % (0.7 mm Elektrode)

1 3

0 2

satisfactory 10

1 0

17 (100%) 15 (92%)

65 (87%)

excellent- good

worse Analgesic effect :

75

0 6 (67%)

0 0

0

2 9

17

No. of 17

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Trigeminal Nerve Trauma

Maxillary Sinus, Orthodotic, Dental

procedures Etiology of

pain

Komplikationen: - Keine operative oder therapiebedingte Morbidität - Elektroden- Dislokation in 10 % (0.7 mm Elektrode)

1 3

0 2

satisfactory 10

1 0

17 (100%) 15 (92%)

65 (87%)

excellent- good

worse Analgesic effect :

75

0 6 (67%)

0 0

0

2 9

17

No. of 17

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Trigeminal Nerve Trauma

Maxillary Sinus, Orthodotic, Dental

procedures Etiology of

pain

1 3

0 2

satisfactory 10

1 0

17 (100%) 15 (92%)

65 (87%)

excellent- good

worse Analgesic effect :

75

0 6 (67%)

0 0

0

2 9

17

No. of 17

patients

Unknown Postherpetic

Neuralgia Destructive Procedures

in Trigeminal Nerve Trauma

Maxillary Sinus, Orthodotic, Dental

procedures Etiology of

pain

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Nachweis der Schmerzmodulation: Elektrophysiologie ( Steude et al., Mod Neurosurg, 1989)

Komplette Suppression

schmerzevozierter Potentiale (CO ₂ -Insufflation/Pulpa-Stim.)

Heraufsetzen der Schmerz-

schwelle für direkten Stimulus

von 20 µA auf 200 µA

23

Nachweis der Schmerzmodulation : PET-Studie

(Toelle et al., Pain 2003)

Direkter Einfluß der TGES auf zerebrale Schmerzmodulation

24

Spinal Chord Stimulation (SCS)

25

guter / sehr guter Erfolg bei korrekter Indikation:

durchschnittlich 80 % nach 10 Jahren: 70 % Risiken:

• Nachblutung, Postoperative Diszitis: ca. 1%,

Wundinfektion: ca. 2 % (perioperative Antibiokaprophylaxe)

• Duraverletzung: ca. 3 %, bei Rezidiven bis 20 %

• Persistierende Nervenwurzelschädigung: < 1%

• Thrombose/Lungenembolie: 0,5 – 1 % (peri-/postoperative Thromboseprophylaxe)

• Rezidivvorfälle treten nach Diskotomie: 5 - 11 %

• Ventrale Perforation mit abdominellen Verletzungen und Lebensgefahr: < 0,5 %

PostacchiniF, Spine1996; 21: 1383–7

Gibson JNA Surgery for lumbar disc prolapse: The Cochrane Library, Issue 1, 2004

26

• Postoperativ chronisch persistierende Schmerzen ohne eindeutige Genese

• ca. 5 % aller Patienten postoperativ, jedoch bis 50 % nach der vierten Operation!

Ursache: V.a. falsche Indikationsstellung!

27 Quelle: JM Stamatos, et al. Live Your Life Pain Free,

Oktober 2005

 Chronischer Schmerz >3 Monate

 nachweisbare Schmerzursache

 konventionelle Behandlung führt zu

 Nicht ausreichender Schmerzlinderung

 unzumutbaren Nebenwirkungen

 Chirurgische Ursachenbehebung ist nicht möglich oder Schmerz hält weiterhin an (z.B. FBSS*)

 keine Kontraindikationen für die Operation, das Implantat oder die Therapie

Welche Patienten profitieren?

28

Welche Patienten profitieren?

Neurostimulation ist sinnvoll bei:

 neuropathischem Schmerz

 ischämischem Schmerz

Intrathekale Arzneimittelinfusion ist sinnvoll bei:

 neuropathischem Schmerz

 nozizeptivem Schmerz

 Tumorschmerz

29

Ausschlusskriterien für Patienten

Negative Testphase

Mangelnde Compliance

Aktive Infektion oder Sepsis

somatoforme oder nozizeptive Schmerzsyndrome relative Kontraindikationen:

Suchtanamnese

Psychiatrische Komorbidität

Implantierter Herzschrittmacher oder Defibrillator

laufendes Frühpensionierungsverfahren

30

Die elektrische Aktivierung dickmyelinisierter Nervenfasern, die nicht schmerzhafte sensorische Impulse weiterleiten, hemmt die nozizeptive Aktivität Schmerz leitender dünn- und nichtmyelinisierter Fasern im Hinterhorn des Rückenmarks)

„Gate control theory“ Melzak und Wall 1965:

31

32

Shealy und Mortimer 1967: Elektrische Hinterstrangstimulation zur

Behandlung chron. Schmerzen

33

Untersuchungen der Arbeitsgruppe um Meyerson & Linderoth führen zu der Annahme, dass die epidurale Rückenmarkstimulation:

zu einer Aktivierung GABAerger Interneurone führt  inhibierende Wirkung auf tiefergelegene Spinothalamicusneurone

den Substanz P- und Serotonin – Level erhöht

über die Freisetzung von CGRP* eine peripheren Vasodilatation erreicht und damit die Effekte auf die periphere arterielle Verschlusskrankheit und möglicherweise Angina pectoris erklärt

Die SCS hat einen suprimierenden Effekt auf die Übererregbarkeit von

„Wide-Dynamic-Range“ (WDR) Neurone und beeinflusst damit den neuropathischen Schmerz.

Der Wirkmechanismus ist nicht vollständig geklärt

34

Implantatkomponenten im Körper

Neurostimulator

Der Neurostimulator wird in der Regel im Bauchraum des Patienten implantiert.

Elektrode

Eine oder mehrere Stab-

oder Flächenelektroden

werden epidural an das

zum Schmerzareal

zugehörige Dermatom

angelegt

35

Patientenposition und Definition der Einstichstelle

Patient positioniert in Bauch- oder Seitenlage mit Rundrücken

Markierung der Einstichstelle mit C-Bogen

Punktionshöhe variabel (Vor-OPs ?)

36

Punktion mit einer Touhy-Nadel

Vorschieben der Elektrode zum mit dem Schmerzareal

korrespondierenden Dermatom

Bildwandlerkontrolle

Einbringen der Stabelektrode – Intraoperative Testung

Intraoperatives Testen

Tuohy-Nadel wird entfernt

Tunnellierung für temporäre

Ausleitung

37

38

erfolgt nach erfolgreicher Testphase (ca. 1 Woche)

Temporäre Ausleitung wird entfernt

Unter dem Rippenbogen wird subkutan eine Tasche für den Neurostimulator geschaffen

über eine Verlängerung wird die Elektrode mit dem Neurostimulator verbunden

Wundverschluß

Implantation des Neurostimulators

39

40

> bei 87% der Neurostimulationspatienten stabilisierte oder reduzierte sich die Opiateinnahme

> eine signifikante Anzahl erneut operierter Patienten benötigte eine höhere Dosis (42 %; p = 0,025)

(Nachbeobachtungszeitraum von 3 Jahren)

North RB et al. Neurosurgery 2005; 56: 98-107

41

Neurosurgery 61:361–369, 2007

42

In selected patients with FBSS, SCS provides better

pain relief and improves health-related quality of life and functional capacity compared with CMM alone.

(PROCESS-Studie)

43

Blutung: <1 %

Nerven-/Rückenmarkschädigung: <1 %

>> 5. Im Vordergrund stehender „radikulärer“ Schmerz 44

45

- Trigeminus

- Motor Cortex Stimulation (MCS) - Deep Brain Stimulation (DBS) - (Cerebellum Stimulation)

Intrakranielle Stimulation – Wo / Wie ?

Crucu et al. 2007

46

1. Motorkortexstimulation (MCS)

Wirkmechanismus ?

Unbekannt, nur Theorien Unbekannt, nur Theorien!!!

orthodrome Aktivierung des

ipsilateralen ventrolateralen Thalamus, cranialer Teil des Hirnstamm,

kontralaterales anteriores Cingulum (BA 32) und den frontalen Anteil der Insel

Aktivität im Cingulum > Schmerzreduktion

(PET, Garcia-Larrea et al 1999)

47

Indikationen

- Thalamus-Schmerz / Post-Stroke Schmerz - Zentrales Schmerzsyndrom cerebral / spinal

-Deafferentierungs-Schmerz nach Trigeminus-Verletzung (Trigeminus-Neuropathie, Dys- / Anaesthesia dolorosa) -Phantom-Schmerz OE (UE)

-Nervenwurzel-Ausrisse / Plexus-brachialis-Verletzung

48

Operation / Hardware

Resume II, Model 3587A

(Bilder: Dr. Rasche/NCH Uni Lübeck)

49

Ergebnisse in der Literatur ?

Tsubokawa: 11 Pat. PSP; 45-75%; 2,5 J. FU

Meyerson: 10 Pat. Dysaesthesia dolorosa; 60-90%; 14 Mon.

Katayama: 31 Pat. PSP; 48-60%; 2 J. FU

Nguyen: 32 Pat. neuropathische Schmerzen; 50-75%; 3 J. FU

Garcia-Larrea: 10 Pat. PSP/ Plexusverletzung; 40%; 3 J. FU

Total: 40-90%

50

Ergebnisse in der Literatur ?

Lima et Fregni, Neurology 2008:

Motor cortex stimulation for chronic pain.

Systematic review and meta-analysis of the literature.

(33 Publikationen)

Vergleich non-invasive (TCMS, TDCS) und invasive Verfahren (MCS)

Signifikant schmerzlindernder Effekt durch beide Methoden

Besserer Effekt durch MCS

51

Technisch komplex!

Zeit-aufwändig!

Personal-intensiv!

intraoperative Testung!!

Doppel-Blind Test Phase!!!

positive Langzeiteffekte > 12 Jahre

Zusamenfassung

52

2. Deep Brain Stimulation (DBS)

Indikationen: - Anästhesia dolorosa,

- Thalmusschmerz („post stroke pain“) - Plexus bracchialis Verletzung

- Postherpetische Neuralgie - Rückenmarksverletzung - Periphere Neuropathien - Failed Back Syndrom - Tumorschmerz

Cluster Headache

3389

1,5 / 0,5 mm

53

- Stereotaktische Implantation einer oder mehrerer Elektroden

- uni- /bilateral

- Targets: Nozizeptiv : PVG-PAG

Neuropatisch: Sensorischer Thalamus (Capsula interna)

Cluster Headache: posteriorer Hypothalamus

Technik

54

Technischer Ablauf: stereotaktisches MRT

55

3D Zielpunkt- Trajektplanung

56

Technischer Ablauf: Operation

57

Ergebnisse ?

Erfolgsquote: 12 – 77 %

58

Ergebnisse ?

59

Cluster Headache ?

„DBS in CCH patients has achieved a significant reduction

of pain bouts. The procedure is also well tolerated.“

60

Cluster Headache ?

„The study has shown that DBS of the posterior hypothalamus is an effective therapeutic option in a subset of patients with therapy-refractory chronic CH“

( 3/6 Patienten nahezu „beschwerdefrei“)

61

Cluster Headache ?

„Die klinischen Ergebnisse im Langzeitverlauf der wenigen bisher publizierten Patienten müssen abgewartet werden und

sollten im Rahmen einer Multicenterstudie mit Doppelblind- testung evaluiert werden.“

„Anhand des geschilderten Fallberichts kann eine Prognose des Langzeitverlaufs trotz initial sehr gutem Ansprechen nicht abgeschätzt werden und der Stimulationseffekt im Verlauf

abnehmen und verloren gehen“

62

Zusammenfassung DBS für Schmerz

DBS ist eine effektive Technik bei selektionnierten Patienten mit therapierefraktärem neuropathischen oder nozizeptiven Schmerz.

Patienten mit Thalamus-Schmerz, postherpetischer Neuralgie und spinalen Lesionen sprechen schlechter an.

Ungenaue Selektion, Indikation und Elektroden-Lokalisation haben auch nach über 30 Jahren Erfahrung das Etablieren als Routinemethode verhindert.

Korrekte Target-Lokalisation durch Optimierung der Technik

(Microrecordings, fMRI, PET) könnten die Ergebnisse verbessern.

63

4. Mikrochirurgische vaskuläre Dekompressionsverfahren

Hintergrund: „Hirnnervenkompressionssyndrome“

1. “Etabliert” :

1.1 Trigeminmusneuralgie

>> N. Trigeminus (V)

1.2 Glossopharyngeusneuralgie

>> N. Glossopharyngeus (IX)

1.3 Hemispasmus Facialis

>> N. Facialis (VII)

Kamel HAM., Toland J., AJR 2001

Naraghi R et al. , J Neurosurg 2007

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„ Trigeminusneuralgie Pathogenese:

„Kurzschlussphänomene“ durch Gefäßkompression und „-pulsation“-bedingte Schädigung der Nervenscheide (fokale Demyelination und Verlust von Axon- Quantität und Funktionalität)an der Eintrittsstelle des Nervus Trigeminus in den Hirnstamm (REZ „Root entry zone“):

>80% A. cerebelli superior (Venen ?? >> kontroverse Diskussion)

Mikrochirurgische Vaskuläre Dekompression bei TN:

65

Mikrochirurgische vaskuläre Dekompression (MVD) nach Jannetta:

Kausale Therapie des Tic douloureux durch Beseitigung der Kompression mit kompletter Erhaltung der Funktion des Nervus Trigeminus.

>> Indikation basiert auf typischer Beschwerdesymptomatik !

McLaughlin et al. 1999

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Technischer Ablauf: Set up im OP

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Technischer Ablauf: Set up im OP