Autoøi i nakladatelství dìkují firmì Medtronic, která podpoøila vydání této publikace

Prof. MUDr. Michael Houdek, CSc., a kolektiv NEUROMODULACE Hlavní autoøi: Prof. MUDr. Michael Houdek, CSc. Prof. MUDr. Pavel Ševèík, CSc. MUDr. Jiøí Kozák MUDr. Ivan Vrba Autorský kolektiv: MUDr. Radomir Èumlivski, CSc. MUDr. Jan Doležel, Ph.D. MUDr. Martin Gabryš Doc. MUDr. Lubomír Hakl, CSc. MUDr. Marek Hakl, Ph.D. Prof. MUDr. Michael Houdek, CSc. Doc. Ing. Milan Chmelaø, CSc. Doc. MUDr. Miroslav Kala, CSc. MUDr. Ján Koèiš, Ph.D. PhDr. Martin Koøán, CSc. MUDr. Jiøí Kozák

MUDr. Jan Lejèko, CSc. MUDr. Václav Masopust MUDr. Pavel Michálek, Ph.D. Doc. MUDr. Zdenìk Novák, CSc. MUDr. Ivana Rešková Prof. MUDr. Richard Rokyta, DrSc. MUDr. Martin Sutorý, CSc. Prof. MUDr. Pavel Ševèík, CSc. MUDr. Dušan Urgošík, CSc. MUDr. Ivan Vrba

© Grada Publishing, a.s., 2007 Obrázky 1.1, 1.2, 1.4–1.8, 4.2, 4.4, 8.9, 10.9, 10.10–10.12, 10.22 podle podkladù autorù pøekreslila Jana Nejtková. Obrázky 8.1–8.11, 8.13–8.21, 10.5–10.16, 10.22 poskytla firma Medtronic. Ostaní obrázky dodali autoøi. Cover Photo © profimedia.cz, 2007 Vydala Grada Publishing, a.s. U Prùhonu 22, Praha 7 jako svou 3006. publikaci Odpovìdná redaktorka PhDr. Alena Reimanová Sazba a zlom Vladimír Vašek Poèet stran 296 1. vydání, Praha 2007 Vytiskly Tiskárny Havlíèkùv Brod, a. s., Husova ulice 1881, Havlíèkùv Brod

Autoøi i nakladatelství dìkují firmì Medtronic, která podpoøila vydání této publikace. Názvy produktù, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami pøíslušných vlastníkù, což není zvláštním zpùsobem vyznaèeno. Postupy a pøíklady v této knize, rovnìž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vìdomím autorù. Z jejich praktického uplatnìní ale nevyplývají pro autory ani pro nakladatelství žádné právní dùsledky. Všechna práva vyhrazena. Tato kniha ani její èást nesmìjí být žádným zpùsobem reprodukovány, ukládány èi rozšiøovány bez písemného souhlasu nakladatelství.

ISBN 978-80-247-0429-6 (tištěná verze) ISBN 978-80-247-6114-5 (elektronická verze ve formátu PDF) © Grada Publishing, a.s. 2011

Obsah Autoøi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Pøedmluva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Obecná èást 1

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám (R. Rokyta, V. Masopust) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2

Historie využití elektrické energie v lékaøství a poèátky neurostimulaèních metod (I. Vrba, J. Kozák) . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3

Technické aspekty neuromodulací (M. Chmelaø). . . . . . . . . . . . . . 3.1 Neuromodulace s využitím elektrické stimulace . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Prùchod elektrického proudu pøes tkáò . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Parametry stimulaèních proudù . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Elektrody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Nìkteré vlastnosti elektrod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Polarizace elektrod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3 Elektrody pro neuromodulaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Stimulátor jako zdroj konstantního proudu nebo zdroj konstantního napìtí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Generátory pro elektrickou stimulaci nervové soustavy . . . . . . . . 3.4.1 Vysokofrekvenèní stimulace . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2 Implantabilní pulzní generátor (IPG) . . . . . . . . . . . . . . 3.4.3 Vlastnosti generátorù stimulaèních impulzù . . . . . . . . . . 3.4.4 Bezpeènost pacientù s neuromodulaèními generátory impulzù.

4

5

Anatomie struktur páteøního kanálu ve vztahu k neuromodulaèním technikám (P. Michálek, M. Hakl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Anatomické vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Èlenìní páteøního kanálu a jeho obsahu . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Anatomie subarachnoidálního prostoru. . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Anatomie epidurálního prostoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Anatomie kaudálního prostoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39 43 43 45 46 47 47 49 51 52 52 53 54 54

. . . . . . .

. . . . . . .

55 55 61 62 63 64 64

Psychologická péèe o pacienty s neuromodulaèním systémem (M. Koøán) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Teoretická východiska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Úloha psychologa v hodnocení a léèbì pacientù s chronickou bolestí . Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

65 67 68 74

6

7

Organizace interdisciplinární péèe o nemocné indikované k neuromodulaèní léèbì bolesti (M. Hakl). . . . . . . . . . 6.1 Postavení neuromodulací v souèasné medicínì . . . . 6.1.1 Kardiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.2 Neurologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.3 Urologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.4 Chirurgie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.5 Ušní lékaøství . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

77 78 79 79 80 80 80 81

Informace o neuromodulaèních metodách na internetu (I. Rešková, M. Houdek) . . . . . . . . . . . . . 7.1 Distributoøi implantabilních neuromodulaèních systémù 7.2 Neuromodulaèní spoleènosti . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Odkazy na internetu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Pracovištì v ÈR implantující neuromodulaèní systémy . 7.5 Informace pro pacienty . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

83 83 84 85 87 87

Speciální èást 8

Míšní stimulace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.1 Historie a teorie pùsobení (I. Vrba, J. Kozák) . . . . . . . . . . . . . . 91 8.2 Technický popis – IPG, elektrody, programátory (M. Houdek) . . . . . 95 8.3 Implantace SCS – operaèní technika (M. Houdek) . . . . . . . . . . . 99 8.4 Indikace k použití SCS (J. Kozák, I. Vrba) . . . . . . . . . . . . . . . 106 8.4.1 Failed back surgery syndrome a neurostimulaèní léèba (I.Vrba, J. Kozák) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.4.2 Komplexní regionální bolestivý syndrom a neurostimulace (J. Kozák, I. Vrba). . . . . . . . . . . . . . 121 8.4.3 Neurostimulace v léèbì ischemických bolestí typu anginy pectoris (I.Vrba, J. Kozák) . . . . . . . . . . . . 131 8.4.4 Neurostimulace v léèbì periferních ischemických bolestí (I.Vrba, J. Kozák) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 8.5 Komplikace SCS, jejich prevence a možné øešení (M. Houdek) . . . . 148 8.5.1 Technické komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 8.5.2 Chirurgické komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 8.5.3 Zánìtlivé komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 8.6 Informaèní pøíruèka pro nemocného (I. Vrba, J. Kozák) . . . . . . . . 153 8.6.1 Pøíruèka vydávaná pøed zavedením míšní stimulace neuromodulaèním centrem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 8.6.2 Rehabilitace po zavedení SCS systému (informace pro pacienta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 8.7 Možnosti budoucího vývoje neurostimulace (J. Kozák, I. Vrba) . . . . 162 Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

9

Další neurostimulaèní metody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 9.1 Stimulace motorické mozkové kùry (V. Masopust, R. Rokyta). . . . . 177

9.1.1 Historický pøehled vývoje stimulace motorické mozkové kùry 177 9.1.2 Anatomie motorické mozkové kùry . . . . . . . . . . . . . . 177 9.1.3 Neurofyziologický princip kortikální stimulace . . . . . . . . 177 9.1.4 Indikace korové stimulace a pøedimplantaèní výšetøení . . . . 178 9.1.5 Operaèní technika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 9.1.6 Pøidružené metody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 9.1.7 Pooperaèní sledování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 9.1.8 Možné komplikace. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 9.1.9 Perspektiva stimulace mozkové kùry v ÈR a ve svìtì . . . . . 187 9.2 Hluboká mozková stimulace (D. Urgošík) . . . . . . . . . . . . . . 187 9.2.1 Historický pøehled vývoje mozkových stimulací . . . . . . . 187 9.2.2 Neurofyziologický princip hluboké mozkové stimulace . . . 190 9.2.3 Cíle pro funkèní stereotaxii . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 9.2.4 Metoda – operaèní postup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 9.2.5 Indikace k hluboké mozkové stimulaci . . . . . . . . . . . . 199 9.2.6 Psychochirurgie a hluboká mozková stimulace . . . . . . . . 200 9.3 Periferní nervová stimulace (I. Vrba, J. Kozák, L. Hakl) . . . . . . . . 202 9.3.1 Historie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 9.3.2 Mechanizmus pùsobení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 9.3.3 Kritéria výbìru nemocných k PNS . . . . . . . . . . . . . . 203 9.3.4 Lokalizace elektrod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 9.3.5 Vlastní implantace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 9.3.6 SCS ve srovnání s PNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 9.3.7 Výsledky PNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 9.3.8 Další možnosti PNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 9.3.9 Kontraindikace a komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 9.3.10 Naše zkušenosti (kazuistika) . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 9.3.11 Budoucnost PNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 9.4 Elektrická neurostimulace a neuromodulace neurogenního moèového mìchýøe (J. Doležel, M. Sutorý, J. Koèiš) . . . . . . . . . 211 9.4.1 Intravezikální elektrická stimulace (IVES) . . . . . . . . . . 212 9.4.2 Elektrická neuromodulace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 9.4.3 Stimulace pøedních koøenù sakrální míchy kombinovaná se sakrální deaferentací . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 9.5 Stimulace nervus vagus v terapii farmakorezistentní epilepsie (Z. Novák) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 9.5.1 Popis systému . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 9.5.2 Teoretický podklad metody . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 9.5.3 Klinické využití a výsledky . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 9.5.4 Metodika implantace. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 9.5.5 Indikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 10 Implantabilní infuzní pumpy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 10.1 Implantabilní systémy pro intraspinální podávání lékù (P. Ševèík) . . 229 10.1.1 Indikace pro implantaci systémù k intraspinálnímu podávání lékù . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

10.1.2 Možnosti intraspinálního pøístupu . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3 Typy implantabilních systémù pro intraspinální aplikaci . . . 10.2 Farmakologie látek podávaných do mozkomíšního moku (P. Ševèík, R. Èumlivski) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1 Opioidy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.2 Místní anestetika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.3 Alfa-2 mimetika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.4 Baklofen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.5 Klinická doporuèení pro intratekální léèbu . . . . . . . . . . 10.3 Implantabilní infuzní pumpa s konstantním prùtokem (J. Lejèko, M. Houdek) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.1 Spinální pumpa Archimedes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.2 Spinální pumpa AccuRex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4 Vyšetøení a testy pøed implantací programovatelné intratekální infuzní pumpy (M. Hakl) . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.1 Morfin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.2 Baklofen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5 Implantace pumpy – technický popis (pumpa, programátor, katétry) a operaèní technika (M. Houdek, M. Gabryš) . . . . . . . . . . . . . 10.5.1 Struèný technický popis programovatelné pumpy SynchroMed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.2 Implantace programovatelné infuzní pumpy . . . . . . . . . 10.5.3 Pøíprava programovatelné infuzní pumpy . . . . . . . . . . . 10.5.4 Programátor pro neuromodulaèní implantabilní zaøízení . . . 10.5.5 Programování implantabilní pumpy . . . . . . . . . . . . . . 10.6 Intratekální neuromodulace baklofenem – zvláštnosti u pacientù v dìtském vìku (R. Èumlivski) . . . . . . . . . . . . . . 10.6.1 Etiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.2 Indikace ITB u dìtí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.3 Testovací fáze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.4 Implantace definitivní pumpy . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.5 Nastavení ITB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7 Komplikace implantabilních programovatelných infuzních pump, jejich prevence a možnosti øešení (M. Houdek, M. Kala) . . . . . . . 10.7.1 Technické komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.2 Chirurgické komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.3 Zánìtlivé komplikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4 Komplikace z pøedávkování . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

231 232 233 234 236 237 237 238 245 245 250 250 250 251 252 254 254 258 258 260 265 265 266 267 268 271 272 272 273 274 275 277

Zkratky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Rejstøík . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

Autoøi MUDr. Radomir Èumlivski, CSc. Abteilung für Anästhesie, allgemeine Intensivmedizin und postoperative Schmerztherapie, Orthopädisches Spital Speising, Wien MUDr. Jan Doležel, Ph.D Urologická ambulance, Masarykùv onkologický ústav, Brno MUDr. Martin Gabryš Neurochirurgická klinika, Palackého univerzita, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice, Olomouc doc. MUDr. Lubomír Hakl, CSc. Chirurgická klinika, Masarykova univerzita, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice (Diagnosticko-terapeutické centrum), Brno MUDr. Marek Hakl, Ph.D. Anesteziologicko-resuscitaèní klinika, Masarykova univerzita, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice u sv. Anny, Brno prof. MUDr. Michael Houdek, CSc. Neurochirurgická klinika, Univerzita Palackého, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice, Olomouc doc. Ing. Milan Chmelaø, CSc. Ústav biomedicínského inženýrství, Vysoké uèení technické, Fakulta elektrotechniky a komunikaèních technologií, Brno doc. MUDr. Miroslav Kala, CSc. Neurochirurgická klinika Fakultní nemocnice a LF Univerzity Palackého, Olomouc MUDr. Ján Koèiš, Ph.D. Spinální jednotka, Úrazová nemocnice, Brno PhDr. Martin Koøán, CSc. Oddìlení neurochirurgie, Nemocnice Na Homolce, Praha MUDr. Jiøí Kozák Centrum pro léèení a výzkum bolestivých stavù na Klinice rehabilitace, Univerzita Karlova, 2. lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice Motol, Praha MUDr. Jan Lejèko, CSc. Anesteticko-resuscitaèní oddìlení, Fakultní nemocnice, Plzeò MUDr. Václav Masopust Neurochirurgická klinika, Univerzita Karlova 1. lékaøská fakulta a Ústøední vojenská nemocnice, Praha MUDr. Pavel Michálek, Ph.D. Anesteziologické a resuscitaèní oddìlení, Nemocnice Na Homolce, Praha

doc. MUDr. Zdenìk Novák, CSc. Neurochirurgická klinika, Masarykova univerzita, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice u sv. Anny, Brno MUDr. Ivana Rešková Neurochirurgická klinika, Univerzita Palackého, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice, Olomouc prof. MUDr. Richard Rokyta, DrSc. Ústav normální, patologické a klinické fyziologie, Univerzita Karlova, 3. lékaøská fakulta, Praha MUDr. Martin Sutorý, CSc. Spinální jednotka, Úrazová nemocnice, Brno prof. MUDr. Pavel Ševèík, CSc. Klinika anesteziologie, resuscitace a intenzivní medicíny, Masarykova univerzita, Lékaøská fakulta a Fakultní nemocnice, Brno MUDr. Dušan Urgošík, CSc. Oddìlení stereotaktické a radiaèní neurochirurgie, Nemocnice Na Homolce Praha MUDr. Ivan Vrba Anesteziologické a resuscitaèní oddìlení, Nemocnice Na Homolce Praha

Pøedmluva

11

Pøedmluva Dvacáté století bylo dobou obrovského vìdeckého a technického pokroku. Dnes již první kroky rozvoje automobilizmu, zaèátky nìmého filmu, první pøelety letadlem stejnì jako poèátky poèítaèové techniky pùsobí úsmìvnì, až grotesknì. Donedávna oblíbený literární žánr – science fiction výraznì ztrácí na popularitì, neboť imaginace zaèíná zaostávat nad technickou realitou. Hlavní pøedstavitelé utopické a scifi literatury J. Verne, H. G. Wells, A. Huxley, R. Bradbury, W. Gibson a také Karel Èapek již dávno pøedpovìdìli cesty do vesmíru, genetické manipulace, virtuální realitu, kybernetický prostor, robotiku a mnoho dalších futuristicko-realistických vizí. Souèasný technický vývoj však akceleruje takovým zpùsobem, že s notnou dávku fantazie lze pøedvídat trendy pouze pøíštích nìkolika let, nikoliv desetiletí. Medicína využívala technický pokrok vždy až s urèitým zpoždìním. Technický a vìdecký vývoj pøedevším v oblasti elektrotechniky, biofyziky a informatiky položil základy novému lékaøskému oboru – neuromodulaci. Termín „neuromodulace“ oznaèuje chirurgickou intervenci, jejímž cílem je ovlivnit pomocí sofistikovaného implantovaného zaøízení funkci centrálního, periferního nebo autonomního nervového systému fyzikální nebo farmakologickou cestou. Souèasný stav vývoje neuromodulace lze považovat za první etapu velmi dlouhé a dynamické cesty, jejíž smìr ani délku nelze dosud odhadnout. Také rozsah onemocnìní ovlivnitelných nebo léèitelných touto metodou tvoøí velkou, nesourodou, ale stále se rozšiøující skupinu. Již nyní úspìšnì vstupuje do mnoha lékaøských oborù, napø. algeziologie, neurochirurgie, interního lékaøství, rehabilitace, chirurgie, urologie, neurologie, psychiatrie, ORL nebo oèního lékaøství. Snahy ovlivnit funkci nervové soustavy vznikly na pùdì poznání funkcí anatomických struktur nervového systému. Vzpomeòme jen na slávu, kterou svému objeviteli pøineslo provedení lobotomie (E. Moniz byl za zavedení této operace v roce 1949 vyznamenán Nobelovou cenou). Všechny tyto operaèní výkony však byly založeny na provádìní selektivní destrukce nervové tkánì. Neurofyziologické výzkumy vedly k poznatkùm, které pøispìly k zavedení chirurgické léèby spasticity a chronické bolesti. Pøerušení zadních míšních koøenù, spinotalamická chordotomie i jiné léèebné výkony pøinášely alespoò èásteènou úlevu vhodnì vybraným nemocným. I velmi peèlivý operaèní postup ovšem mohl vést k nedostateènému léèebnému výsledku èi nežádoucím efektùm, které však vzhledem k neurodestrukènímu principu tìchto operací byly nevratné, ba co více, èastokrát byl požadovaný léèebný efekt èasovì limitován. Neuromodulace má za cíl ovlivnit funkci neuroanatomických struktur pøi maximální snaze zachovat jejich integritu. Tím zajišťuje reverzibilitu všech terapeutických krokù v pøípadech nežádoucích léèebných efektù èi pøípadných komplikací. Neuromodulaèní operaèní výkon dovoluje léèebný efekt po provedené operaci kontinuálnì potencovat, a to neinvazivními zásahy založenými na využití nejmodernìjší techniky. Ztrácí-li neurochirurg i nemocný pøi provádìní klasických neurodestruktivních operací možnost návratu zpìt, pak použití neuromodulaèních postupù ponechává otevøená zadní vrátka tolik potøebná zejména v tìch individuálních pøípadech, kdy nelze dùsledky operaèního výkonu s jistotou predikovat.

12

Neuromodulace

Nejèastìjším neuromodulaèním výkonem je elektrostimulace, která se oznaèuje podle pùsobení elektrického proudu na cílový orgán jako míšní stimulace (spinal cord stimulation, SCS), hluboká mozková stimulace (deep brain stimulation, DBS), stimulace mozkového kortexu (motor cortex stimulation, MCS), stimulace n. vagus (vagus nerve stimulation, VNS) a další. Druhou nejèastìjší oblastí neuromodulace je užití implantabilních infuzních pump, jednak programovatelných, nebo s konstantním prùtokem tekuté látky. Cílem zásahu tìchto metod jsou nejen bolestivé stavy rùzné etiologie, ale i epilepsie, míšní spasticita, poruchy srdeèního rytmu, poruchy mikce a defekace, postižení zraku a sluchu, deprese a mnoho dalších. Lze se právem domnívat, že spektrum chorob, v jejichž léèbì naleznou neuromodulaèní výkony své opodstatnìní, se bude nadále rozšiøovat v rozsahu, který dnes nelze ani tušit. Prudký rozmach neuromodulaèních operaèních výkonù u nás zatím postrádal solidní informaèní základ a všem zájemcùm o studium nezbývalo, než se pracnì s touto problematikou seznamovat prostøednictvím dílèích studií vyhledávaných ve svìtovém (a dnes již i v národním) písemnictví. Cílem této odborné publikace je zpøístupnit co nejširšímu okruhu relevantních lékaøských odborníkù aktuální a komplexní pohled na téma, jehož obzory konèí daleko za našimi souèasnými pøedstavami. Michael Houdek

Obecná èást

+

1

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám

15

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám

V souèasné dobì je známo o patofyziologii bolesti již mnoho a máme také pøehled o základních mechanizmech ètyø komponent bolesti, tzn. senzoricko-diskriminaèní, afektivnì-emoèní, motorické a vegetativní. Nejvíce je propracován senzoricko-diskriminaèní mechanizmus, kdy jsou velmi dobøe známy dráhy bolesti. Existuje také mnoho poznatkù o patofyziologii bolesti nociceptivní i neuropatické (Rokyta, 2003; Opavský a Rokyta, 2006). Podle souèasných pøedstav je bolest vnímána tøemi typy receptorù (senzorù). Pøedevším to jsou specifické receptory bolesti, což jsou volná nervová zakonèení, která jsou za normálních okolností mlèící (silent), v klidu a jsou aktivována pouze bolestivým dráždìním. Jedná se o jakási zduøení na konci primárních aferentních vláken, kterými jsou tvoøeny specifické receptory bolesti. O tom, že bolest je skuteènì sama o sobì senzorickou entitou, svìdèí i to, že existuje porucha, která se nazývá vrozená insenzitivita k bolesti, kdy právì tyto receptory chybí; kromì toho chybí i vlákna, která bolest vedou. U této nemoci je 5–6× sníženo množství vláken C, která vedou bolest z periferie do míchy. Druhými nociceptory jsou vysokoprahové mechanoreceptory, které vnímají bolestivì nadprahové mechanické dráždìní. Informace z nich jsou vedeny nejenom C a Ad vlákny, ale také vlákny Aa. Podobnì je stimulována také tøetí skupina receptorù, polymodálních receptorù, které reagují bolestivì pøi snížené nebo pøi vysoké teplotì. Víme, že chladové i tepelné receptory pùsobí v urèitém rozmezí, jakmile je ovšem toto rozmezí pøekonáno, vnímáme bolest. Na receptory bolesti pùsobí nìkolik mechanizmù (obr. 1.1): 1. pøímo pùsobí nìkteré ionty (napø. draslíku), úèinkují tak i nìkteré vazodilataèní látky, zejména bradykinin a histamin; 2. mechanizmus zánìtlivý – pøi nìm je bolest vyvolána stejným zpùsobem jako zánìt, zejména vazodilatací a edémem; 3. bolest je zpùsobena zvýšenou senzitizací nocisenzorù – celá kaskáda zaèíná u fosfolipidù, pøes fosforylaci a fosfolipázu se pøemìòují na kyselinu arachidonovou, z ní vzniká pùsobením cyklooxygenáz endoperoxid a prostaglandiny; tak se snižuje práh bolesti a vzniká senzitizace. Bolest je vedena pøedevším pomalými nemyelinizovanými C vlákny a slabì myelinizovanými Ad vlákny. C vlákna vedou rychlostí 0,5–3,5 m/s, zatímco slabì myelinizovaná Ad vlákna rychlostí 5–14 m/s. Bolest je ale vedena i rychlými vlákny, to zejména pøi dráždìní mechanoreceptorù nebo polymodálních receptorù. Bolest se vede zadními provazci míšními do zadních rohù míšních, do Rexedových zón. Povrchová bolest se projikuje pøedevším do povrchových Rexedových zón I a II, které tvoøí substantia gelatinosa Rolandi. Nucleus proprius tvoøí zóny I, II a III. Hluboká bolest se projikuje pøedevším do zón V, VIII, a X (obr. 1.2). Již na úrovni míšní existuje plasticita; pøi porušení nìkterých struktur v periferii vypadávají u funkce pøíslušné zóny a vrací se opìt k normì pøi obnovì tìchto funkcí (obr. 1.3). Na míšní úrovni je za pøenos bolesti zodpovìdný pøedevším glutamátový systém, a to glutamátové receptory, zejména NMDA (N-methyl-D-aspartátové) a AMPA (kyseliny aminopropionové) receptory pøi svém podráždìní vytváøejí fenomén wind-up –

16

Neuromodulace

mozková kùra psychoterapie opioidy SSRI SNRI

+ + mozkový kmen

++

refeální jádra

+

opioidy tricyklická antidepresiva SSRI SNRI

pøední èást dorzolaterálního funikulu – +

páteøní mícha tkáò

senzitizace stimulace

receptor – buòka

analgetika COX1 COX2

otok antiflogistika lokální anestetika chlazení zklidnìní

prostaglandin E2

glukokortikoidy

cyklooxygenáza kyselina arachidonová

bradykinin histamin K+ ionty

zánìt

endoperoxid

zranìní poškození tkánì

fosfolipáza aktivace

fosfolipidy

Obr. 1.1 Pùsobení rùzných faktorù na receptory a možné léèebné zásahy v prùbìhu bolestivé dráhy (upraveno podle Rokyta R. a kol. Fyziologie. Praha: ISV, 2000.)

lze pøeložit jako jakési „zprùvanìní“; fyziologicky jde o senzitizaci (zcitlivìní). Aktivita tìchto receptorù mùže být potlaèována napø. estrogeny, které tlumí pøedevším NMDA receptory. Proto také ženy a samice obecnì mají sice nižší práh bolesti, ale lépe se s bolestí vyrovnávají. Jedním z mechanizmù je právì zmínìný vliv estrogenu na NMDA receptory; druhý pøedstavuje zvýšená tvorba endorfinù pøi menstruaci a pøed porodem i pøi nìm. Z míchy vede bolestivou informaci nìkolik drah. Senzoricko-diskriminaèní složku obstarává pøedevším dráha spinotalamická, spinoretikulotalamická a dále dráhy zadních provazcù míšních, tj. fasciculus cuneatus-Burdachi a fasciculus gracilis-Golli.

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám

17

mediální aferentace Aabd marginální zóna

I

II a b III

Ad–C laterální aferentace

substantia gelatinosa Rolandi

IV V

nc. proprius

VI

X

VII

IX VIII

Obr. 1.2 Aferentace rùzných vláken do Rexedových míšních zón (upraveno podle Albe-Fessard D. Bolest. Praha: Grada Publishing, 1998.)

Tyto dvì dráhy vedou pøedevším viscerální bolest. Dùkazem je snížení èi vymizení bolesti po parciální myelotomii. V posledních 10 letech byly také objeveny a popsány dráhy odpovídající za emoènì-afektivní složku bolesti. Jsou to dráhy, které vedou pøedevším pøes jádro mozkového kmene nucleus parabrachialis: tractus spinoparabrachialis a pokraèují buï do amygdaly – tractus spinoparabrachialis amygdalaris, anebo do hypotalamu – tractus spinoparabrachialis hypothalamici (obr. 1.4). Tyto dráhy vedou informace reciproènì descendentní cestou zpìt do míchy. Spinotalamická dráha se projikuje pøedevším do laterální èásti talamu do ventrobazálního komplexu (VB) tvoøeného dvìma jádry: VPL (ventroposterolateralis) a VPM (ventroposteromedialis). Dráha spinoretikulotalamická konèí pøedevším u mediálních talamických jader (jader støední linie), což je centrum medianum (CM), nucleus centralis lateralis (CL) a nucleus parafascicularis (pF). Z tìchto dvou skupin jader se bolest projikuje do rùzných mozkových oblastí, z laterálního talamu pøedevším do gyrus postcentralis, tzn. jako ostatní somestetické èití, zatímco z mediálních jader se pøivádí pøedevším do rùzných èástí limbického systému, do gyrus cinguli, do inzuly, mediální prefrontální mozkové kùry a také do corpus callosum. Kromì drah vzestupných existují i dráhy sestupné. Ty zaèínají pøedevším v oblastech rafeálních jader a periakveduktální šedi (obr. 1.5).

18

Neuromodulace

opioidy

presynaptické receptory

genová indukce

– –

smìrem k mozku a motoneuronùm

postsynaptické receptory

AMPA glutamát

peptidy substance P CGRP neurokinin A

C vlákna

spinální neurony

GABA glycin enkafaliny CCK

prostanoidy oxid dusíku

NMDA

WIND-UP

hyperalgezie

++++++

nociceptivní neuron zadního koøene

supraspinální kontrola noradrenalin 5-hydroxytryptamin

Obr. 1.3 Schematické znázornìní pùsobení transmiterù a dalších faktorù na pøenos bolestivé informace na úrovni míšní (podle Rokyta R. Patofyziologie bolesti. Postgrad Med 2003; 5(1): 51–55.)

V tìchto dvou místech se vytváøejí velmi významná kvanta vnitøních morfinù – endorfinù, zejména b-endorfinu, které obsazují receptory bolesti, a tak ji tlumí. Popsali jsme nìkteré obecné mechanizmy bolesti, které jsou pøedpokladem pro pochopení mechanizmù neuromodulaèních technik. Za jistý typ neuromodulaèních technik lze považovat i akupunkturu. Ta byla pùvodnì vysvìtlována mechanistickou vrátkovou teorií. I když dnes víme, že vrátková teorie neplatí absolutnì, pøesto pøispìla k vysvìtlení akupunktury: pøi pùsobení bolestivého podnìtu se aktivují pøedevším pomalá vlákna C a Ad, která pøehradlují informaci bìžící z míchy do talamu a do vyšších etáží mozku a pùsobí bolest. Jestliže dokážeme zaktivizovat rychlá vlákna (pøedevším Aa a Ab) a B, mùžeme tlumit bolest (obr. 1.6). Další výzkumy ukázaly, že akupunktura pøedevším zvyšuje hladinu endorfinù (podobný efekt má i placebo). Mechanizmus pùsobení je tedy spíše biochemický než elektrofyziologický. Neurochirurgové se dlouho snažili tlumit a odstranit bolest pøerušováním výše uvedených drah zejména na úrovni míšní. K nejdrastiètìjším zákrokùm patøila chordotomie èi traktotomie. Tyto metody se postupnì opustily a opouštìjí (obr. 1.7). Z destrukèních metod se v souèasnosti používá pouze DREZ (dorsal root entry zone), metoda, pøi níž se koaguluje prvních pìt Rexedových zón míšních (obr. 1.8). Tato operace se používá velmi efektivnì pøi deaferentaèní bolesti. V poslední dobì se zaèala

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám nervové dráhy

19

úroveò v CNS

mozková kùra

limbický systém hypothalamus

thalamus

amygdala

støední mozek (formatio reticularis) tractus spinothalamicus

tractus spinoreticulothalamicus

mozkový kmen (formatio reticularis)

tractus spinoparabrachialis amygdalaris

tractus spinoparabrachialis hypothalamicus

mícha

Obr. 1.4 Dráhy bolesti (podle Rokyta R. Porodní bolest. In: Paøízek A a kol. Porodnická analgezie a anestezie. Praha: Grada Publishing, 2002.)

20

Neuromodulace

geneze a vedení endogenní analgetické odpovìdi opioidním systémem, její potenciace adrenergní a serotoninergní stimulací pøenos bolestivého podráždìní pøes substantia gelatinosa zadních rohù míšních spinotalamickým a spinoretikulárním traktem s projekcí v senzorické oblasti kùry mozkové a v pøední èásti gyrus cinguli

descendentní opioidní systém descendentní adrenergní systém descendentní serotoninergní systém

Obr. 1.5 Descendentní dráhy bolesti (podle Rokyta R. Porodní bolest. In: Paøízek A a kol. Porodnická analgezie a anestezie. Praha: Grada Publishing, 2002.)

používat i parciální myelotomie, která mùže ulevit pacientùm s viscerální bolestí. U neztišitelné talamické bolesti zpùsobené infarktem talamu pøi obstrukci èi krvácení arteria thalamica posterior se ukázala být úèinnou koagulace nìkterých talamických jader. Éra rekonstrukèní neurochirurgie nahradila koagulaèní léze stimulací tìchto struktur. Tyto stimulace jsou mnohem efektivnìjší pøi tlumení bolesti. Bohužel talamická stimulace nepøinesla oèekávané výsledky. Tyto studie ovšem nebyly zbyteèné, protože se ukázalo, že mnohem efektivnìjší je hloubková talamická stimulace (deep brain stimulation) pøi léèení Parkinsonovy choroby. Víceménì náhodou se pøišlo na to, že pro tlumení bolesti je možné používat stimulaci míšní (stimulaci anterolaterálního traktu) a stimulaci mozkovou, pøi níž se stimuluje mozková kùra, zejména motorická. Jaký je tedy patofyziologický výklad tìchto stimulací? Vysvìtlení efektu koagulací je jasné, pøi nich se ireverzibilnì znièí struktura, pøes kterou se vede bolestivá informace. To ale bohužel nestaèilo; je proto otázkou, zda naše poznatky jsou úplné a dokonalé. Zejména se nabízí pochybnost, zda se bolestivá informace nevede ještì jinými strukturami. Nicménì pøi stimulaci pøedpokládáme, že se uvolòují nìkteré látky, které pùsobí tlumivì. Pøi anterolaterální stimulaci se stimuluje tractus spinothalamicus ventrolateralis, pøedpokládá se uvolnìní enkefalinù, endorfinù a dynorfinu, které blokují bolestivou transmisi na míšní úrovni. Pro vysvìtlení je možné použít i vrátkovou teo-

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám

21

talamus centrální regulace rychlá vlákna

dráha

úèinek SG

TB

pomalá vlákna „vrátka“

Obr. 1.6 Vrátková teorie bolesti (SG – substantia gelatinosa Rolandi, TB – transmisní buòka Lissauerova traktu)

ligamentum dentatum

chordotomie

sympatikotomie ganglioektomie zadního koøene míšního neurektomie facetová rizotomie

komisurotomie

dura DREZ

Obr. 1.7 Schematické znázornìní neurochirurgických zákrokù v míše

22

Neuromodulace

Obr. 1.8 Schéma operace DREZ (dorsal root entry zone) Pøi ní se koaguluje prvních pìt rexedových zón šedé hmoty míšní (viz dvì elektrody vlevo). (Volnì podle Lombard et al., 1984)

a

m. biceps femoris

b

c n. suralis d lidokain stimulace e

f

Obr. 1.9 R 3 bolestivý reflex schéma odpovìdi (podle Denise Albe-Fessarda. Bolest. Praha, Grada Publishing, 1998.)

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám

23

rii: silným podnìtem uvolníme nejen endorfiny a enkefaliny, ale také facilitujeme rychle vedoucí vlákna Aa a Ab a eventuálnì vlákna B. Stimulace motorické mozkové kùry byla poprvé použita v roce 1991 (Tsubokawa et al., 1991). Spinal cord stimulation (SCS) se používá zejména u chronické bolesti, má malé vedlejší úèinky, je velice úèinná u chronické bolesti zad, u bolestí konèetin, dále u pacientù s failed back surgery syndromem (FBSS), perzistentní nebo rekurentní bolestí zad, která se objevuje po neúspìšném chirurgickém výkonu, a u komplexního regionálního bolestivého syndromu (complex regional pain syndrom syndrom – CRPS) (Kelmer, 2003). Pøi tìchto syndromech se jedná o extrémní bolesti. SCS byla zavedena na principu vrátkové teorie (1965) v roce 1967 (Kumar et al., 2002). SCS je efektivnìjší a levnìjší ve srovnání s jinými standardními metodami pøi léèbì CRPS. Je rovnìž akceptována pøi léèení chronické neztišitelné neuropatické bolesti. Tento typ bolesti se vyskytuje u FBSS, CRPS a kokcygodynie. Kromì klasické míšní stimulace se zaèíná používat i retrográdní stimulace a subkutánní stimulace C1 u onemocnìní, která nejdou léèit konveèní SCS. SCS je nejèastìji indikováno u ischemických syndromù (Linderoth, 2003). Zvyšuje krevní prùtok v arteria carotis communis z 231 na 343 ml/min, což pøedstavuje nárùst o 48 %. Zvyšuje také oxygenaci v tumorech hlavy a krku o 34 %, u mozkových tumorù je navýšení o 90 % (Robaina a Clavo, 2003). Tyto faktory umožòují lepší pøívod kyslíku a zlepšují lokální pùsobení chemoterapie. SCS u FBSS je úspìšná u 62 % implantovaných pacientù. Z nich se 40 % vrací do práce. SCS se samozøejmì používá až po vyèerpání neinvazivních zpùsobù terapie bolesti. SCS byla poprvé klinicky zkoušena v roce 1967. Již v roce 1973 ji u nás zkoušel prof. Beneš st. se spolupracovníky. Mozkové maligní gliomy byly studovány metodou jednotkové fotonové emise (unit photo emision UPE). SCS se používá kromì FBSS a CRPS také u CLBP (chronic low back pain – chronická bolest nohou a zad) (Van Buyten, 2003b). Ta mùže být zpùsobena onemocnìními CRPS typu 1 a 2, ale také arachnoiditidou (Taylor et al., 2003). Technicky lze používat unilaterální nebo bilaterální spinální stimulaci. Hlavní pøíèinou CRPS a dalších onemocnìní je epidurální fibróza. Pøedstavuje komplexní bolestivý problém s pøevahou neuropatické bolesti a s nìkterými nociceptivními elementy, vèetnì úèasti sympatického nervového systému. Poslední experimenty dokazují, že efekt SCS je uskuteèòován segmentálními míšními mechanizmy, jestliže se poruší nervové koøeny a nastane lokální zmìna v periferních nervech. Dùsledek se projeví i ve spinálních neuronech. Nejdùležitìjším aspektem je vznik hypersenzitizace – mlèící neurony zaènou „pálit“ (firing) vysokou frekvencí a pøedtím nebolestivé stimulace vyvolávají aktivitu v nocicepèních drahách. SCS tyto patologické aktivity inhibuje. Existuje i neurochemický mechanizmus, pøi nìmž se uvolòuje GABA v zadních rozích míšních a snižuje na patologicky zvýšený exitaèní transmiter glutamát. Hlavní roli hrají GABAB receptory. Tohoto procesu se úèastní i adenosinový systém, který je transmiterem descendentní inhibice stejnì jako serotonin a noradrenalin. Tyto vlivy patøí k supraspinálním komponentám inhibièního efektu SCS. Neovlivòují pøíliš spinální hypersenzitivitu a mají pøibližnì 10% úèinek. Je samozøejmé, že znalost poznaných mechanizmù mùže vysvìtlit efekt SCS. Existuje i maskovací efekt. Je pravdìpodobná i antineuropatická inhibice lokálních nervových okruhù (Kelmer, 2002; Kelmer, 2000; Van Buyten, 2003a).

24

Neuromodulace

Pøi stimulaci mozkové kùry je pøekvapující, že nejvìtší efekt pøináší stimulace motorické mozkové kùry. Ta ortodromì ovlivòuje talamická motorická jádra a poté i celý talamus. V talamu je 90 % GABAA receptorù a uvolòuje se v nìm znaèné množství GABA. Pøedpokládá se, že stimulací se uvolní GABA, která se šíøí do dalších oblastí mozku, zejména do limbických struktur. To odpovídá pøedpokladu, že pøi korové stimulaci je tlumena nejenom senzoricko-diskriminaèní složka bolesti, ale také složka afektivnì-emoèní, eventuálnì i motorická. GABA tímto difuzním šíøením pomáhá tlumit bolestivé vnímání (Drouot et al., 2002; Laurent et al., 2003; Masopust et al., 2001). Je tedy pravdìpodobné, že stimulace mozkové motorické kùry má pøedevším ortodromní efekt na kortikotalamická spojení a talamická jádra. Ta obsahují zejména GABAA neurony, z nichž je GABA uvolòována. Ta mùže ovlivòovat nìkteré mozkové struktury, které jsou zavzaty do percepce a interpretace bolesti. Existuje také hypotéza, že motorická talamická jádra ovlivòují somatosenzorická talamická jádra, z nichž je stimulována somatosenzorická mozková kùra (gyrus postcentralis). Je to jakási inhibièní klièka, která ale není zcela jasnì prokázána (Rokyta et al., 2003; Vaculín, 2003). Stimulace motorické mozkové kùry je velmi úèinná u deaferentaèní bolesti oblièeje a u centrální bolesti. Vyšetøení metodou PET prokázala, že stimulace mozkové kùry nejvíce aktivuje dráhy, které vstupují do talamu z mozkového kmene a míchy. Korová stimulace také aktivuje gyrus cinguli a inzulu, které jsou zavzaty do afektivní percepce bolesti. Vyšetøení metodou PET dále prokázalo, že se aktivovaly vzdálené motorické okruhy ve ventrolaterálním jádøe (VL) talamu, které je pøímo spojeno s ipsilaterální motorickou oblastí. Mírnìjší zvýšení aktivity bylo pozorováno v mediálním talamu, v gyrus cinguli anterior (area 32), na hranici orbitofrontální kùry a v periakveduktální oblasti. Zbývá urèit, jaká vrstva mozku, jaká bunìèná tìla a jaké tangenciální axony nebo perpendikulární dráhy v mozkové kùøe jsou aktivovány. Mozek na rozdíl od CNS se stimuluje nízkou frekvencí (25–50 Hz) epidurálními elektrodami (Masopust et al., 2002). Používá se již u zmínìné neuropatické bolesti, zvláštì u centrální postiktální bolesti, u trigeminální neuropatické bolesti (Meyerson et al., 1993; Nguyen et al., 2003), u medulární a radikulární bolesti. Stimulace se provádí intenzitou nižší, než je motorický práh, proto, aby pacient stimulaci necítil. Bylo zjištìno, že korová stimulace mùže postihovat amplitudu spinálního reflexu R3, což svìdèí pro aktivaci descendentního bolestivého inhibièního systému (obr. 1.9). Na základì získaných poznatkù lze analgetický efekt korové stimulace vysvìtlit jako kaskádu. Podobnì jako SCS se stimulace motorické mozkové kùry používá u farmakorezistentních bolestí (Rokyta et al., 2003). Podpoøeno VZ 0021620816 „Patofyziologie neuropsychiatrických onemocnìní a její klinické aplikace“.

Literatura Drouot X, Nguyen JP, Peschanski M, Lefaucheur JP. The antalgic efficacy of chronic motor cortex stimulation is related to sensory changes in the painful zone. Brain 2002; 125: 1660–1664. Kelmer MA. SCS for the treatment of complex regional pain syndromes (CRPS). In: Pain in Europe IV. Prague 2003. Abstract book: 105. Kelmer MA. Spinal cord stimulation in patients with chronic reflex sympathetic dystrophy. N Engl J Med 2000; 343: 618–624.

Patofyziologie bolesti ve vztahu k neuromodulaèním technikám

25

Kelmer MA, Furnee CA. Economic evalution of spinal cord stimulation for chronic reflex symphathetic dystrophy. Neurology 2002; 59: 1203–1209. Kumar K, Malik S, Demeria D. SCS for the treatment of chronic pain of spinal origin – a valuable long-term solution. Treatment of chronic pain with spinal cord stimulation versus alternative therapies: cost-effectiveness analysis. Neurosurgery 2002; 51: 106–115. Laurent B, Peyron R, Nuti C, et al. Pain relief by stimulation of the motor cortex. In: Pain in Europe IV. Prague 2003. Abstract book: 88. Linderoth BG. Neurogenic pain components: role and mechanisms of spinal cord stimulation. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003. Abstract book: 141. Lombard MC, Nashold BS, Albe-Fessard D. Deafferentation in animals as a model for the study of pain: an alternative hypothesis. Brain Res Rev 1984; 6: 213–228. Masopust V, Rokyta R, Netuka D. Orientation on the brain surface. Acta Physiol Hungar 2002; 89: 1–3, 193. Masopust V, Beneš V, Netuka D, et al. Stimulace motorické mozkové kùry v léèbì chronické talamické bolesti. Bolest 2001; 4(2): 91–94. Meyerson BA, Lindblom U, Linderoth B, et al. Motor cortex stimulation as treatment of trigeminal neuropathic pain. Acta Neurochir (Wien) 1993; Suppl. 58: 150–153. Nguyen N, Lefaucheur JP, Pollin B, et al. Motor cortex stimulation in the treatment of central and neuropathic pain: a neurosurgeon appraisal. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003. Abstract book: 87. Opavský J, Rokyta R. Patofyziologie neuropatologické bolesti. In: Bolest. Rokyta R, Kršiak M, Kozák J, eds. Praha: Tigis, 2006; 245–251. Robaina FJ, Clavo B. Blood flow and cervical spinal cord stimulation. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003. Abstract book: 84. Rokyta R. Patofyziologie bolesti. Postgrad Med 2003; 5(1): 51–54. Rokyta R. Patofyziologie bolesti s ohledem na klinické souvislosti. In: Bolest. Rokyta R, Kršiak M, Kozák J, eds. Praha: Tigis, 2006; 78–86. Rokyta R, Beneš V, Franìk M, et al. Pathophysiological mechanisms of the relief of pain after chronic cortical stimulation. In: Neurostimulation at EFIC 2003. Topical seminar. Praha: 2003; 19. Taylor R, Van Buyten JP, Buchser E. The effectiveness of spinal cord stimulation for patients with chronic leg and back pain/failed back surgery syndrome and chronic reflex pain syndrome: a systematic rewiev of the literature. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003. Abstract book: 85. Tsubokawa T, Katayama Y, Yamamoto T, et al. Chronic motor cortex stimulation for the treatment of central pain. Acta Neurochir (Wien) 1991; Suppl. 52: 137–139. Vaculín Š, Franìk R, Rokyta R. Motor cortex stimulation in neuropathic rats. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003. Abstract book: 198F. Van Buyten JP. Low back component: complex stimulation patterns and intrathecal drug therapy. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003b. Abstract book: 85. Van Buyten JP. Spinal cord stimulation, only the tip of the iceberg in the treatment of neuropathic pain with neurostimulation techniques. In: Pain in Europe IV. Prague, 2003a. Abstract book: 83.

Historie využití elektrické energie v lékaøství …

2

27

Historie využití elektrické energie v lékaøství a poèátky neurostimulaèních metod

Použití elektøiny v lékaøství se datuje již od starovìkých dob, kdy bylo využíváno výbojù z „elektrických“ ryb. První dochované zmínky o využití elektrických ryb v léèbì bolesti pocházejí z Egypta. Pøedpokládá se však, že již 9000 let pøed naším letopoètem lidé nosili rùzné náramky, náhrdelníky a jiné pøedmìty k úlevì od bolesti. Èasto pocházely z magnetovce (magnetického kamene) a používaly se i na mnohé bolestivé diagnózy, napø. bolesti hlavy a artritidy (Rossi, 2003). Øecký spisovatel Plinius starší zaznamenal zážitek øeckého pastýøe, jdoucího na horu Ida, jehož kovové cvoèky na sandálech byly pøitahovány k èerným kamenùm. Ty pak byly nazvány po tomto pastýøi magnetovec. Øekové také poznali „magnetické“ vlastnosti fosilní pryskyøice a pro tyto vlastnosti ji nazvali starým arabským slovem amber, což znamená „elektron“. Øecký filozof a matematik Thales Milétský popsal vlastnosti amberu: „...pøitahoval malé kousky rùzného materiálu, byl-li tøen kožešinou“. Thales se domníval, že tøením se stal amber magnetickým. Toto pøesvìdèení pøetrvávalo až do 16. století. V roce 1551 italský matematik a fyzik Giarolomo Cardano zjistil, že magnetický kámen a amber nepøitahují vìci stejným mechanizmem. O pùl století pozdìji lékaø anglické královny Elizabeth I., Gilbert, odhalil pøíèinu elektrostatické elektøiny a magnetizmu a zavedl pojem „elektrická síla“ (Rossi, 2003). Elektrické výboje z elektrických ryb (jak sladkovodních, tak zejména moøských) se používaly již nìkolik století pøed naším letopoètem. Používaly se zejména ryby druhu Torpedo mamorata, Malopterus eletricus a Gymnotus electricus. Tyto druhy ryby žily v oblastech starovìkých civilizací a jejich úèinky byly èastým zdrojem obav tehdejších lidí, zejména pro jejich tajemnou sílu elektrických ran a šokù. Elektrické ryby žily v øekách tropické Afriky a v údolí Nilu, elektriètí úhoøi v øekách Jižní Ameriky. Mnohé elektrické ryby žily také v tropických a mírných moøích. Nejstarší dochovaný záznam o elektrických rybách byl objeven na stìnì egyptské hrobky a je datován rokem 2750 pøed naším letopoètem. Na stìnì je vyobrazena nilská ryba Malopterus electricus. První známá egyptská práce, která zmiòuje úèinky elektrických ryb „Hieroglyphica Horapollo“, je ze 4. století pøed naším letopoètem. Úèinkù elektrických ryb se nejprve užívalo k ovlivnìní „racionální“ výživy. Dokonce sám Hippokrates pøedepisoval užití jejich výbojù pro zlepšení stavu u podvyživených nemocných. Elektrické úèinky tìchto ryb popisovali rybáøi lovící v této oblasti, a tak se dostávaly údaje o nich i do tehdejší literatury. Nejvìtší význam pro použití této „pøírodní elektøiny“ mìly práce øímského lékaøe a spisovatele Scribonia Larga Designata na poèátku 1. tisíciletí. Z pohledu léèby elektrickým proudem jsou zajímavé jeho praktické pokusy s využitím elektrické ryby, v souèasné dobì zvané Torpedo nobiliana, kterou autor tehdy nazval Torpedo nigra. Slovo „torpédo“ vycházelo z výrazu „torpor“ – ztuhlost. Jednalo se o rejnoka, rybu dlouhou až 1,5 metru, jejíž elektrické orgány jsou odvozeny ze svalù, které vytváøejí malé okrouhlé vrstvy pøiložené k sobì, schopné vytváøet impulzy od 40 do 220 voltù v krátkých výbojích. O podstatì tohoto úkazu se v té dobì samozøejmì nevìdìlo. Scribonius popisuje ve svém díle „Scripta mea Latina medicalis, codex instar“ v kapitole XI použití tìchto výbojù k léèbì bolestí hlavy a v kapitole CLXII k léèbì dny. Z kapitoly XI citujeme: „Nesnesitelná bolest

28

Neuromodulace

hlavy je okamžitì odstranìna a navždy vyléèena živým èerným elektrickým paprskem, jestliže se tento dostává do kontaktu s bolestivým místem a pùsobí, dokud bolest nezmizí a místo se nestane necitlivým… existuje nìkolik druhù tìchto ryb, u nìkterých protibolestivý efekt nevzniká ihned, a je nutno dvou èi tøí aplikací… signálem úspìšné léèby je ale vždy vzniklá necitlivost v bolestivé oblasti…“ Z kapitoly o léèení dny citujeme: „Pro všechny typy dny umístíme aplikaci paprskù pod chodidlo, tam kde vzniká bolest… kontakt má být tak dlouhodobý, aby vznikla necitlivost v celé oblasti chodidla až ke kolenùm. Poté nastává okamžitá úleva od bolesti, která èasto vydrží i do budoucnosti…“ Pomocí elektrických ryb se léèily i jiné typy bolestí, napø. revmatické potíže. Význam Scribonia Larga byl zejména v tom, že zaèal využívat elektrických ryb v klinické praxi. Zaèal cílenì používat živoèišnou elektroanalgezii v léèbì jinak neovlivnitelných bolestí hlavy a v léèbì dny. Jeho nejvýznamnìjší dílo se jmenovalo „Compositiones medicae“. Mimo jiné v nìm popisuje úspìšnou léèbu Anterose, svobodného muže z Tiberie, který byl po poèáteèním výboji v oblasti nohy kompletnì zbaven bolestí pùsobených dnou: „Pro každý typ bolestí zpùsobený dnou se mùže použít živé èerné torpédo. Když zaèíná bolest, je ryba umístìna pod chodidlo a pacient musí stát na vlhkém bøehu moøe, dokud mu celá noha nezmrtví. Poté se zbaví stávající bolesti a nevznikají bolesti další, nebo alespoò nejsou tak kruté.“ Podobnì popisuje úlevu pøi bolestech hlavy: „Nesnesitelné bolesti hlavy se odstraní živým torpédem umístìným v oblasti bolesti, dokud tato nezmizí. Jestliže se objeví necitlivost, pak léèbu pøerušíme a mùžeme potom opakovanì opìt použít.“ Scribonius mìl mnoho následovníkù. Pedanius Discorides ve svém díle „De re medica“ použil torpédo 30 let po vzniku „Compositiones“ na léèbu bolestí hlavy a k léèbì prolapsu koneèníku. Jeho dílo, zejména jeho popisy klinického použití živoèišné elektøiny, se stalo velmi populární a odkazy na jeho terapeutické pøístupy najdeme ještì v herbáøích a farmakologických pøedpisech vydaných v 17. století n. l. Øekové nazývali elektrické paprsky „narke“ – zpùsobující necitlivost. Od tohoto slova je odvozen název narcosis (Rossi, 2003). Též v indické medicínì najdeme záznamy o použití elektrických ryb. Muslimský lékaø Ibn-Sidah v 11. století pøikládal elektrické ryby na èelo nemocných pøi léèbì epileptických stavù. Rovnìž Avicenna a Averoes zkoušeli podobné použití u nemocných s migrénou, melancholií a epilepsií. Arabové se s pomocí elektrických ryb snažili zlepšit spánek, o èemž píše Haly Abbas ve svém díle „Pisces dormitans“. Také ze støedovìku existují záznamy o léèbì rùzných bolestí hlavy a artralgií použitím elektrických ryb. V 16. století napsal Dawud al Antaki: „Jestliže pøiložíme živé torpédo k hlavì pøi epileptickém záchvatu, nastane vyléèení… též odstraòuje chronické bolesti hlavy, jednostranné bolesti hlavy a toèení hlavy u tìch nejhorších stavù“. V 16. století se vedle léèby migrény, melancholie a epilepsie elektrické torpédo též používalo na léèbu cévních potíží a lokomotorických bolestí, jak je to popisováno napø. v díle jezuitského misionáøe Abyssiniana (Rossi, 2003). V roce 1551 Girolamo Cardano a o pùl století pozdìji Gilbert jasnì zaèali rozlišovat mezi magnetizmem a „elektøinou“. Gilbert sestavil první pøístroj na indukci elektøiny, na jehož podkladì byly sestrojovány pøístroje k výrobì elektøiny dalších 300 let. Gilbert, královský osobní lékaø, v roce 1600 napsal první vìdecké pojednání o elektøinì „De magnete“. Popsal v nìm magnetizmus poprvé na podkladì pokusù experimentální fyziky. Uvádí první metody k výrobì trvalých magnetù, což se stalo novým podnìtem k využití magnetizmu pro terapeutické úèely. Dalším významným

Historie využití elektrické energie v lékaøství …

29

mezníkem bylo vytvoøení prvního prototypu elektrického generátoru Ottou von Guerickem v roce 1672. Vyrábìl „elektøinu“ rotací síry proti tøecím silám své ruky a dosáhl tak první kontrolované umìlé výroby elektrického proudu. Produkce elektøiny však byla velmi malá a nedostateèná ke klinickému použití v medicínì. Díky mnohým vynálezùm a úspìšným experimentùm došlo k velkému rozvoji použití elektøiny v první polovinì 18. století. Objevily se i první knihy o využití elektøiny v medicínì. J. G. Krueger napsal v roce 1744 první odborné pojednání o elektøinì „Thoughts about Electricity“. Velký rozvoj použití elektøiny v lékaøství se projevil v každoroèním vydávání více než pìti knih o využití elektøiny v lékaøství. V roce 1745 Ewald von Kleist zkonstruoval první elektrický kondenzátor. Nezávisle na nìm v holandském mìstì Leyden Pieter van Musschenbroek sestavil zaøízení, které Nolan pojmenoval „Leydenská láhev“, a takto získanou elektøinu zaèal používat k pokusùm na rostlinách a zvíøatech. Christian Kratzenstein byl pravdìpodobnì prvním, který použil takto uchovanou elektøinu pro terapeutické úèely v medicínì. To se stalo signálem k masovému rozšíøení používání statické elektøiny. Zaèala se používat v léèbì nejrùznìjších nemocí, zejména k léèbì paralýzy, hemiplegie, epilepsie, ledvinných kamenù, bolestí zad, ischiasu, bolestí na srdci a i jiných, zvláštì nervových onemocnìní, napø. i hysterie. Je zajímavé, že i v této dobì se ještì používaly k léèebným úèelùm elektrické ryby, zejména proto, že umìle sestrojené pøístroje byly málo výkonné, a proto i ménì léèebnì úèinné. Napø. v roce 1754 opakovanì prokázal guvernér Surinamu Storm van s´Gravesande, že bolesti pøi dnì ustupují po dvou- až tøíminutovém kontaktu s elektrickou rybou. V roce 1772 byly vlastnosti rejnoka demonstrovány jako „absolutnì elektrické“ anglickým chirurgem Johnem Walsem. Jiný anglický chirurg, John Hunter, popsal detailnì elektrické orgány rejnoka. V souèasnosti již víme, že elektrické orgány se skládají z uspoøádaných vertikálnì orientovaných bunìk (elektroplaky) a každá buòka funguje jako miniaturní baterie. Živoèišná elektøina se užívala v evropské medicínì do poloviny 19. století. Indiáni v Jižní Americe a primitivní kmeny v Africe využívají tuto léèbu dosud (Rossi, 2003). Pro rozvoj léèby elektøinou se stala velmi významnou kniha anglického lékaøe Johna Wesleye „The Desideratum“ z roku 1759, kde se popisují výhody a pøednosti léèby mnoha nemocí elektøinou a která do roku 1781 vyšla v pìti reedicích. Ve své knize Wesley zejména doporuèoval používat elektøinu pro léèbu dny, studených nohou, pohmoždìnin, bolestí hlavy, bolestí pøi pleuritidì a ischiasu, palpitací, hysterie, ztráty pamìti, ale i u mnoha dalších bolestivých stavù, zejména kloubù, páteøe a zubù. Výjimeèným pøedìlem z pohledu historie použití neurostimulaèní elektrické léèby se stal rok 1774. Tehdy právì Wesley navrhl elektrickou stimulaci jako možnost léèby srdeèních bolestí: „…U nemocného jsem diagnostikoval anginu pectoris podle popisu doktora Heberdena. Pøerušil jsem dosavadní léèbu a podával jsem elektrické stimuly pøes hrudník. Intenzita bolesti se snížila a pacient usnul…“ (Maseri, 1998). Další významnou událostí ve využití elektøiny v medicínì se stal rotující elektrický pøístroj k výrobì statické elektøiny, sestavený anglièanem Jessem Ramsdenem v roce 1766. V Americe pøispìl k šíøení používání elektøiny v medicínì Benjamin Franklin, významný vìdec a státník, vytvoøením odborné terminologie, napø. zavedením pojmù pozitivní a negativní náboj a definováním jejich rozdílù. K používání elektøiny v lékaøské praxi byl Franklin však spíše skeptický, i když pozdìji byla po nìm pojmenována terapeutická aplikace elektrického proudu a nazvána franklinizmem.