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郑拥军 三甲
郑拥军 主任医师
复旦大学附属华东医院 疼痛科

脊髓电刺激

应用脊髓刺激法 (spinal cord stimulation,SCS)治疗慢性疼痛,最初由C. Norman Shealy等于1967年提出,并首次将刺激电极植入脊髓背柱治疗疼痛获得成功。当初该技术仅应用在某些不适宜手术的慢性顽固性疼痛病例。从上世纪70年代起,SCS技术得到了快速的发展,并且随着硬膜外永久性埋植脊髓刺激系统的出现,硬膜外脊髓电刺激在疼痛临床受到广泛重视,近30多年来,对该技术的病理生理、适应证、预期疗效及可能出现的并发症进行了大量的深入研究,SCS已成为当今临床疼痛领域里的一项重要镇痛技术。目前在全球每年有5万以上病例进行脊髓电刺激治疗,总有效率约80%。复旦大学附属华东医院疼痛科郑拥军

一、镇痛机理

关于脊髓刺激的作用机制有许多理论,包括门控机制的激活,脊髓丘脑通路的传导阻断,脊髓以上机制的激活,以及某类神经调质的激活或释放等。

1.门控机制

Melzack和Wall在1965年发表了门控理论。该理论认为,在外周,疼痛的“电-化学”痛性信息是通过直径较细的无髓鞘的C纤维,还有少量的有髓鞘的A-纤维传入脊髓的。这些纤维终止于背角的胶质,即脊髓的“门”。同时,其它的感觉信息,如触觉或振动觉,是由粗大的有髓鞘A-纤维传导的,同样也会聚、终止于脊髓的这个“门”。该理论的基本前提是对粗纤维信息的接收,如触觉和振动觉,将关闭接受细纤维信息的“门”,即对脊髓后柱的A- 纤维的电刺激可逆行抑制被刺激的脊髓节段细纤维痛觉信息的接收。他们将这称为脊髓后柱刺激(dorsal column stimulation,DCS)。现在已知这种电刺激抑制痛觉的现象,不仅在脊髓后柱,在脊神经后根部以及脊髓的其它部位也有这种现象。故脊髓后柱刺激一词现已为“脊髓电刺激”(SCS)取代。

外周神经对电刺激的反应,以及皮肤疼痛感受器对机械刺激的反应,均可产生类似DCS的神经抑制。但在脊髓后柱受到损伤的情况下,DCS的神经抑制作用,在损伤平面以下消失,而损伤侧柱则没有影响。与此类似的,Handwerker等对麻醉猫的单侧背角神经元进行研究,发现电刺激皮肤有鞘传入神经纤维,可对背角内细胞(对有害的辐射热刺激有反应,对低阈值皮肤机械刺激感受器的输入也有反应)的放电现象具有抑制作用。

2.脊髓丘脑通路的传导阻断

脊髓刺激可节段性地抑制疼痛的另一个理论是,刺激阻断了脊髓丘脑通路上的电化学信号的传导。电流在通过脊髓局部时,受刺激的神经元可产生某些信息传导功能的改变,而这种改变主要表现为痛觉的神经传导功能受阻。

3.脊髓以上机制的激活

刺激脊髓可使脊髓上位神经元发生变化,影响痛觉的传导或调制。Saade等研究了刺激脊髓上位中枢可能产生的效应,在刺激电极的尾端切断后柱,应用两种类型的大鼠疼痛试验模型,甩尾试验和甲醛试验,分别代表了两类不同的神经生理机制:相位性疼痛与紧张性疼痛。以长期植入的电极(头端朝向,双侧后柱损伤)刺激后柱。结果显示,两种痛觉试验模型,相位性疼痛与紧张性疼痛,后柱刺激均有明确的镇痛作用。认为镇痛作用与激动了脊髓上位的痛觉调制中枢有关。

4.交感传出神经的中枢抑制性机制

在动物模型与人体试验中,都观察到类似血管舒张的现象,故推测可能与SCS激活了影响交感传出神经的中枢抑制性机制有关。这些血管舒张反应可能继发于SCS缓解疼痛后的效果,也可能继发于对细小的传入纤维的逆向影响,还可能继发于对中枢对交感从脊髓传出的神经生理机制的直接作用。

SCS反应性血管舒张,另一种可能的机制是这种刺激使血管舒张物质释放出来,如血管活性肽,P物质,或降钙素基因相关肽。最近,Croom等已发现,高频刺激时的外周血管舒张,实际上是逆行激动了后根内的C纤维,引起了外周降钙素基因相关肽的释放,从而导致刺激诱导的血管舒张。

SCS在动物试验中引起的血管舒张,也在临床应用该项技术治疗外周血管疾病引起疼痛得到很好验证。对血管闭塞性或血管痉挛性疾病的患者,SCS后疼痛明显减轻,疼痛性缺血性溃疡显著愈合。在一项34例重度肢体缺血的患者研究中,大部分都有休息时疼痛和缺血性溃疡。其中26例患有动脉硬化性外周血管疾病,1例患有Buerger病,7例患有重度的血管痉挛性疾病。治疗组共有94%的患者疼痛得到缓解,50%的患者溃疡愈合。值得注意的是,在平均为期16个月的随访当中,刺激组中只有38%的患者后期进行了截肢手术,而相应的无刺激的对照组,该值高达90%。在欧洲,外周血管疾病已成为当前SCS的主要适应征。进一步的研究表明,SCS后体循环的改变微乎其微,但皮肤毛细血管密度却显著增高,红细胞速率增快,钠荧光素灌注的毛细血管数量增加,同时SCS后钠荧光素出现时间缩短,反映了SCS以后微循环的显著改变。

5.神经调质的激活或释放

SCS后患者疼痛缓解常常较实际的脊髓刺激超出数分钟,数小时,数天,甚至长达一个月以上。这种现象提示,脊髓电刺激之所以具有较长的刺激后效应,与刺激导致中枢释放某些神经递质或神经调质,造成长时间的痛觉缓解有关。如有研究发现,SCS后脑脊液中的肾上腺素、P物质、GABA、5-HT及其代谢产物5-HIAA增多增多。也有证据表明,SCS后部分患者脑脊液内-内啡肽和-促脂解素含量增加。

二、适应证选择

(1)有明确的病理学改变;(2)非介入性治疗失败;(3)进一步的矫正手术不能缓解病人的疼痛;(4)没有非治疗性药物的依赖;(5)无精神障碍;(6)原发性放射性肢端痛;(7)测试成功;(8)没有禁忌症(败血症、凝血障碍等)。其中国内外公认的最佳适应症有:背部手术失败综合症、复杂性局灶性疼痛综合症(CRPS I、II)、末梢血运循环障碍性病变、粘连性蛛网膜炎、幻肢/残肢痛等。新近的研究认为,脊髓神经电刺激除镇痛外还可试用于某些疾病的神经功能恢复,如多发性硬化、亚急性视神经脊髓病变等。也有的学者试用于意识障碍、肌痉挛等。

三、手术操作

1.筛选测试

首先进行测试刺激。患者取俯卧位,局麻下进行电极硬膜外置入。SCS测试成功的关键是将刺激电极准确地植入到疼痛相应的脊髓阶段,寻找患者主诉整个疼痛区都出现异常感觉的电极位置。然后固定电极与体外刺激器相连进行临时测试。疼痛评估采用视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS),若疼痛缓解达50%以上、生活质量显著改善、镇痛药物用量明显减少的话,则表明测试成功,可进行永久性埋植神经刺激系统。笔者也遇见过少数患者,经1周左右测试刺激后,镇痛维持较长时间未再复发。刺激参数:刺激频率多在5~500Hz之间,电压0.3~15V,波宽0.1~1.0msec。以患者自觉疼痛缓解、感觉舒适为宜。

2.具体的步骤

(1)患者准备 术前应进行较为全面的健康教育,尤其是疼痛学方面的相关知识,使患者一定要认识到疼痛的多样性,疼痛的本质是由感觉和情绪组成。这一点在评价疼痛缓解度方面极为重要。术前检查方面,除一般外科术前检查外,要着重了解患者的椎管内情况,特别是拟定穿刺间隙及刺激电极走行方向是否通畅,相应脊髓节段有无病变等。

(2)患者一般采取俯卧位、开放静脉、进行循环呼吸监测,常规消毒、铺巾。用C型臂X线透视法确定适合的穿刺椎间隙,并在皮肤上作出相应进针穿刺点标记。

(3)麻醉 局部麻醉手术区域

(4)从标记的椎间隙穿刺Tuohy针,向头部进针,倾斜角度小于45度。在透视下确认进针位置。如果患者疼痛范围较大,可选择使用两个电极,这时需要穿刺二根Tuohy针,两根穿刺针可以平行或者相差一个阶段。

(5)应用阻力消失法及X线确认穿刺针进入硬膜外腔。

(6)导入临时测试电极,并在透视下确认位置。若临时刺激电极置入困难,可小心使用硬膜外导丝,在X线引导下按预定方向探路,然后撤出导丝,再行电极植入。

(7)电极置入成功后,将电极末端与体外临时延伸导线、体外刺激器连接。

(8)进行测试  寻找患者主诉整个疼痛区都出现异常感觉的电极位置,即刺激所产生的麻刺感能完全或基本覆盖患者主诉疼痛范围。

(9)测试成功后,固定临时电极,准备4~7天的连续体外测试。

(10)永久植入  经过4~7天的连续体外测试,疼痛程度明显缓解(VAS评分降低50%以上),生活质量明显提高,可考虑进行永久电极植入。过程基本同上。

四、临床效果

1.对40例慢性疼痛患者进行测试刺激的结果表明,75%(30/40)的患者VAS评分显著降低(刺激前7.23±1.43,刺激后2.16±1.75  P<0.01),测试期间完全停用镇痛剂。其余10例患者因疼痛缓解程度小于50%而放弃电刺激治疗。

2.生活质量改善 表现为躯体活动度明显增加、能积极进行社交活动动及自我放松能力增强。

3.睡眠障碍改善 因疼痛引起的睡眠困难以及从睡眠中痛醒等情况有了显著的减轻。合并症

五、合并症

(1)感染 一般永久置入时感染机会并不多见。在测试期间因硬膜外处于开放状态,应按严格无菌操作,术后应用抗菌素一周;(2)电极移位 电极植入早期(数日内)应避免剧烈身体活动,如颈部、躯干过渡屈伸及回旋等;(3)导线断裂 应尽量选用旁正中法进行硬膜外穿刺,以防棘间隙狭小损害电极;(4)置入刺激器部位异物感及疼痛 多数患者在植入早期会有异物感,程度严重者可用镇静药对症处理。也有极少数患者出现置入刺激器游走,需重新固定;(5)神经根刺激痛多为电极直接压迫神经根引起。在电极植入时应注意避免进入椎间孔;(6)对溃疡性结肠炎的患者应该慎用,有报道SCS可诱发溃疡性结肠炎的发生;(7)其他 脑脊液漏、过敏等。

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郑拥军
郑拥军 主任医师
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