Hirnstörungen und Therapie

Abstrakt

Einfluss von Elektrodendesign, Betriebsmodus und Gewebeimpedanzänderungen auf die Tiefe Hirnstimulation – eine Simulationsstudie

Fabiola Alonso, Simone Hemm-Ode und Karin Wårdell

Hintergrund: Seit Kurzem sind Systeme zur tiefen Hirnstimulation (DBS) im Strommodus und neue Elektrodendesigns erhältlich. Der Wechsel zwischen DBS-Systemen bleibt kompliziert, da Kliniker möglicherweise ihre Programmierreferenz verlieren. Simulationen können das Verständnis verbessern. Ziel: Quantitative Untersuchung des elektrischen Felds (EF) um zwei Elektrodendesigns, die so simuliert wurden, dass sie zu zwei Zeitpunkten nach der Implantation im Spannungs- und Strommodus arbeiten. Methoden: Die Methode der finiten Elemente wurde verwendet, um die Elektroden 3389 (Medtronic) und 6148 (St. Jude) mit homogener umgebender grauer Substanz und einem Perielektrodenraum (PES) von 250 μm zu modellieren. Die PES-Impedanz ahmte den akuten (extrazelluläre Flüssigkeit) und chronischen (Bindegewebe) Zeitpunkt nach. Simulationen mit unterschiedlichen Spannungs- und Stromamplituden (n=236) wurden unter Verwendung von zwei verschiedenen Kontakten durchgeführt. Äquivalente Stromamplituden wurden durch Anpassen der Form und des maximalen EF des 0,2 V/mm-Isolevels extrahiert. Ergebnisse: Die maximale EF-Ausdehnung bei 0,2 V/mm variierte zwischen 2 und 5 mm, wobei es zwischen den Leitungen nur geringe Unterschiede gab. Im Spannungsmodus erhöhte sich die EF bei akutem PES im Vergleich zum chronischen PES um etwa 1 mm. Im Strommodus war das umgekehrte Verhältnis zu beobachten. Äquivalente EFs für Leitung 3389 bei 3 V wurden für 7 mA (akut) und 2,2 mA (chronisch) gefunden. Schlussfolgerungen: Simulationen zeigten einen erheblichen Einfluss auf die Ausdehnung des elektrischen Felds zwischen postoperativen Zeitpunkten. Dies könnte die klinischen Entscheidungen erklären, die Amplitude Wochen nach der Implantation neu zu programmieren. Weder die EF-Ausdehnung noch die Intensität werden wesentlich durch das Leitungsdesign beeinflusst. Die EF-Verteilung wird jedoch durch den größeren Kontakt von Leitung 6148 beeinflusst, der ein elektrisches Feld unterhalb der Spitze erzeugt.