脊髓电刺激(SCS)与顽固性心绞痛

 　　1．脊髓电刺激方法
　　远古以来人类就知道电可以用来治疗疼痛。1967年shealey首先通过锥板切开方法将电极置于脊髓背侧柱表面的蛛网膜下腔来刺激脊髓。随后到1975年，dooley提出了经皮穿刺将电极置人脊髓背侧硬膜外腔的新方法。
　　早期的刺激系统主要是由射频驱动的接受器所构成。至70年代中期，cordis公司生产出第一代以锂电池为动力的脉冲发生器。继之而后，medtronic公司很快研制成itrel脉冲发生器。电极亦很快由起初的单极发展为双极。特别值得一提的是在80年代初期jose曲waltz和neuromed的一个重要发明，即一种可经皮置人的四极电极，它的特点是可以通过使用外置传感器无损伤地随意调节已被植入的刺激器的刺激参数。
　　在70年代末期，scs曾风糜整个欧洲及美国。医生使用scs方法治疗包括几乎所有疼痛类型在内的成千上万名患者。不适当的患者筛选，置人装置的技术故障，加之医生经验的匮乏等因素当然导致无法令人接受的治疗结果。所以，在80年代以来，scs方法一度处于低谷。直至最近5-6年以来，人们再次启用该方法治疗非恶性起源的慢性顽固性疼痛。
　　神经生理机制
脊髓背侧电刺激治疗慢性疼痛的确切机制仍然不十分清楚。大的脊髓传人纤维的激活无疑起着重要作用。大量的资料显示scs的效果与电刺激所诱发的动作电位在脊髓背侧柱内向尾侧逆行传导从而激活脊髓背角内节段性脊髓活动有关，同时动作电位亦在脊髓背侧柱内上行传导并激活脑干内神经细胞，进而激活脑干下行抑制系统的活动。在神经化学方面，动物实验提示刺激可诱发5-羟色胺，sp以及gaba在脊髓背角内释放。但动物实验证据在人体内尚未得到证实。
　　在临床上，当刺激电极位于距脊髓背面中线3mm之内时可产生最有效的刺激作用，但一般地说，只有当电极适位于中线时才能对中线结构(如下背部，臀部，会阴区)产生最佳刺激效果。电极放置距中线的距离不同可产生不同的刺激效果，主要取决于刺激的脊髓水平以及拟刺激的身体部位。如c2体节区及胸腹壁区可通过偏离中线放置的电极而很容易的获得刺激效果；上肢刺激可相当容易的来自于中线或偏离中线的外侧电极。如果需要产生双侧的刺激效果，电极放置应尽保级靠近中线。在下胸段脊髓，外侧放置电极可诱发下肢前部的刺激反应，而下肢后部的刺激反应则会来自于中线放置的电极。做作一个一般性原则，电刺激所诱发的刺激反应通常自置入水平向尾端扩展，偶尔向头端扩展；曾经有人在刺激中胸段时获得上肢的刺激反应，这是一个不恒定而且无法预期的效果。
scs并非对所有类型的疼痛产生完全相同的影响；例如对癌痛治疗scs并不十分有效，原因在于癌痛晚期时的过度的伤害性传人刺激。scs对稳定的叮咬样及烧灼样疼痛有很好的疗效，但对发作性疼痛无效。
　　设备方向
　　电极
　　刺激电极有经皮放置型和平板型二种。目前的经皮放置型电极为4导或8导。一般使用1或2条4导电极治疗肢体痛，而使用1或2条8导电极去治疗中轴区疼痛。平板型电极需手术置人，需要很小的锥骨切除，目前多为4导电极。在当代技术条件下，2种电极均十分安全有效。经皮步骤的优点在于无需手术开刀；在进行永久性植入之前，可以对患者进行筛选试验。同时，经皮放置的电极可以在硬膜外腔任意向前延伸并试验刺激数个脊髓节段。通过经皮插人多条平行电极，医生可以建造针对特殊疼痛部位的相应轮廓的刺激电场。
脉冲发生器和接受器
scs系指通过置人的电极将方波脉冲传递至硬脊膜外腔刺激脊髓及其他神经结构。完全置人型脉冲发生器以锂电池为动力，并且被经皮遥感器所控制，一旦打开就不再需要患者输入信息，而且可以通过一个患者总是随身携带的小磁铁来控制开关及一定范围的刺激参数调整。电池寿命取决于使用方式及参数选择(电压、频率、波宽等)，一般为2．5至4．5年。整个程序的调整需医生手里的程序控制器来完成。
射频驱动系统(rf系统)系由皮下置人的信号接收器及体外携带的镍硷性电池为动力的传感器构成。使用时需将传感器天线置于信号接收器表面的皮肤上，再与传感器相连接，这样就可以经皮传递刺激信号。
　　上述二种系统各有其优缺点。rf系统的缺点在于患者需携带天线和传感器。尤其是上肢活动不便的患者更是难以独立完成操作过程。游泳及洗浴时无法携带天线，而且严重出汗时亦会防碍天线的确切接触。但rf系统的优点在于可以驱动4导以上电极并且可以提供1gloi-lz以上的刺激。同时rf系统允许患者在很大范围内调节刺激参数，如波宽，频率，甚至可自行切换选择导联系统。
　　置入技术
　　电极置人过程通常是在局部麻醉辅以静脉镇静剂条件下完成，偶尔亦需全麻。因为术中识别试验刺激所产生刺激反应在身体的确切分布范围以及运动刺激是确保治疗成功的至关重要的一个步骤，所以需要患者清醒并能与医生完全配合。一般地说，只有当置人点在c1—髓节段或拟置人区曾有手术开刀病史患者才需在全麻下进行电极置入。
　　在进行电极置人时通常将患者置俯卧位。电极置人点至少要低于靶点水平2个脊髓节段以上，这样电极的硬脊膜外腔段就具有一定长度，有利于其位置稳定性及减少电极移位。临床上，对于下背部疼痛的电极置人点可选择在t12—l1或l1—12，而上肢靶点则需要在n—乃或乃—t4节段进行置人。有几种方法可以用来识别硬脊膜外腔。针尖穿过黄韧带时的触觉反馈是一个十分重要的信息，但有时也并非完全可靠。最常用的方法是通过使用一个低磨擦阻力的注射器(不是那种一次性塑料注射器) 来识别阻力的消失。通过穿刺针导人seldinger导丝，再在x光荧光屏下观察其行进方式及方位亦有助于识别其确切位置。
　　一旦确定电极已进入椎管，下一个目标是明确电极是位于硬脊膜外腔而非蛛网膜下腔。当电极位于蛛网膜下腔时，导丝行进时几乎没有任何阻力，并且可以向两侧很大幅度的摆动，而当导丝位于硬脊膜外腔时，唯有经过特殊操作才能使其向前行进。另外一个现象是当电极位于蛛网膜下腔时，使用极低的刺激强度即可诱发运动或感觉反应。
　　程序及电刺激参数
　　精确的scs系统植入是治疗成功的关键因素之一。同时存在的另一个关键因素则是电刺激参数的调整及仔细的随访。在系统被置入后首先需要确定3个变量；识别阈，代表患者开始感觉到刺激反应的电压水平；耐受阈，代表患者感觉到刺激反应过强从而产生不愉快感觉或诱发运动收缩时的电压水平；可使用范围则是耐受阈与识别阈之间的电压差。宽的使用范围将给刺激参数的选择提供更广阔的空间。
一旦刺激器已经置人，工作量巨大的试验刺激工作即应开始，试验刺激的目的在于找到最佳的电刺激参数，并使刺激反应区能够充分覆盖疼痛区域，否则将很难获得疼痛缓解的治疗效果。
当理想的电极点与最佳刺激电压已被选定后，下一步应选择其他的电刺激参数。另一个比较重要的参数应是刺激频率，尽管大多数患者选用频率20-1001-iz，但是我们已经知道在不同个体之间有时存在相当大的个体差异。波宽会对电压有一定程度的影响。有时需耗时4-5个月时问才能找到适合特定患者的最佳刺激参数
并发症
　　scs的最致命的并发症来自于置人过程中的神经根或脊髓损伤或椎管内血肿所造成的继发性脊髓压迫损伤。
　　电极移位通常发生于置人后数天内。目前通用的经皮电极的移位发生比率明显高于板式电极。
　　报道的置人装置的感染发生率为0．5％-15％。感染通常累及置人的脉冲发生器和射频接收器以及联结电极的导线，偶尔亦可累及硬脊膜外腔。感染可发生于置人后数天至数年内，表现为置人装置表面区皮肤的顽固性的红肿及压痛。对于这种顽固性感染的最终处置为完全取出置人装置并给6周的抗菌素静脉注射。
　　顽固性的脑脊液漏可发生于经皮或切开板式电极置人后，临床表现为头痛和脉冲发生器置人处的脑脊液积聚。简单的治疗方法是让患者使用充分张力的腹带2-3周来压迫脉冲发生器及导线所经的路径。如果简单方法治疗无效则可将少许自体血注入椎管硬脊膜外腔以促进粘连发生或尽早行手术探查并修补漏口。
　　结论
　　自问世至今的25年历史中，scs方法一直在缓慢但十分稳定的向前发展之中，伴随适应症筛选原则的不断完善，技术的不断改进，使之已成为治疗慢性疼痛的一个十分安全又可靠方法之一。当然，与其他的治疗方法一样，scs的效果还远不能说十分满意，而且它的长期效果尚很难确切估价。但无论如何scs已经在慢性顽固性疼痛治疗领域确立了它自己不可低估的重要地位。
　　2．脊髓电刺激(scs)治疗顽固性心绞痛
　　1987年murphy和giles首先报道使用脊髓电刺激方法对已经接受最大耐受剂量药物治疗无效同时经心脏科医生确定为不适合血管形成术治疗的10例严重顽固性心绞痛患者进行治疗的临床体会。他们的结论为scs方法对所有10例患者均产生良好疗效，具体表现为心绞痛发作频率的减少及其严重程度的降低。同时他们也提出scs对心绞痛产生影响的确切机制仍然不十分清楚。
　　在此后至今的10年内，scs治疗顽固性心绞痛方法已被欧美医生所广泛采用，其确切疗效已得到充分证实及广泛认同。
　　治疗能否成功的第一关键步骤无疑在于仔细的患者筛选。一般比较公认的筛选原则为：
　　1)血管造影证实明显的冠状动脉疾病同时又不适合行血管成形治疗，如冠状动脉架桥术或经皮腔内冠状动脉血管成形术；
　　2)心绞痛为nyna分级ⅲ或ⅳ级；
　　3)通过症状限制的二阶梯运动试验或其他方法证实的可逆性缺血
　　4)最大可耐受剂量的抗心绞痛药物治疗至少一个月以上，至少使用下列3类药物中的2种，包括长效硝酸盐，β受体阻滞剂，或钙离子拮抗剂。
　　5)患者年龄一般限制在75岁以下。
　　全部患者在接受scs系统置人之前必须进行1-6个月时间的经皮电神经刺激试验。
　　在局麻下使用tuochy穿刺硬脊膜外腔。“阻力丧失”代表穿刺针尖位于硬脊膜外腔。将硬脊膜电极(medtronic)放至高胸段水平。在调整电极位置的同时进行试验电刺激以使刺激反应区能够充分覆盖心绞痛通常所累及区域。捆常情况下，电极前端位于第一至第二胸推体水平。神经刺激器埋植于右侧腹部皮下层。调整刺激参数使患者所能体会到的刺激反应可形容为+种“不使入感到不愉快的感觉异常”。这里需要提示一点就是当患者处于仰卧位可获得最大的刺激反应，所以在选择刺激参数时需注意体位改变会产生的影响。最初的参数设定一般为：频率50hz，波宽210msec。
做为一种临床观察到的现象，有人发现曾有既往硬脊膜外插管经历的患者的电极置人通常十分困难，但一旦置人成功，这些患者将得到与没有既往置人史者同样的治疗效果。
　　1998年，raymond等人对scs治疗慢性顽固性心绞痛的效果进行随机对照分析。他们发现脊髓电刺激可以减少相同负荷下的st段的下降程度，同时rate-pressure product无改变。这就提示脊髓电刺激可以使同等负荷下韵心肌缺血程度降低，同时也提示心肌氧供应与氧消耗匹配有改善。在这篇研究中，作者还列举出另外二个临床研究来支持他们的结论。在有人进行的正电子发射断层扫描研究中，研究者发现做为scs的一种长期治疗效果，心肌血液流变学发生有利于改善缺血部位供血的重新分布。这种有益的效果可见于心脏的静息状态及药物诱发的紧张状态。在另外一个研究中，研究者发现经皮电神经刺激可以使冠状动脉血流速度加快。上面两个研究均证明神经刺激可以增加心绞痛患者的心肌血供进而改善心肌供氧。或者可以说心肌氧需求与氧供给之间的平衡得到改善，提高了供氧与耗氧严重失衡的阈值。在临床上，scs的治疗效果体现为增加的活动能力以及延迟的心绞痛发生，但最终心绞痛仍然会发生。在raymond的研究中，心绞痛的发生仍然是患者最终停止活动的原因。在日常生活中，心绞痛并非消失而只是发作频率减少，也就是说患者并没有因scs治疗而被剥夺做为危险警告信号的心绞痛发作。另外，据anderson报道，神经电刺激并不能掩盖急性心肌梗塞所产生的疼痛。
　　但是scs长期使用治疗顽固性心绞痛的安全性方面疑问仍然存在，有人仍然怀疑scs可剥夺心绞痛所代表的早期警告信号，同时疼痛的抑制可允许心肌缺血在更大的程度上发生。
sanderson在1994年发表论著对scs治疗顽固性心绞痛的长期使用临床效果及安全性方面进行分析。他在文章中指出，脊髓电刺激是对包括心绞痛在内的慢性疼痛症状治疗的一个替换手段。尽管事实已经证明scs可缓解疼痛及改善缺血，在其长期使用安全性方面仍存在很多疑问。他首次报道使用scs治疗9例经筛选的心绞痛患者长期随访结果。随访期最长为62个月，平均45个月，大多数患者获得良好和持久的症状改善，表现为平均nyna分级水平由治疗前的3．1(0．8)降至直接术后的2．0(0．9)(p<0．01)以及最后随访期的2．1(1．07)；gtn消耗量明显下降，平均二阶梯运动试验时间(sem)由刺激器关闭时的40(45)秒增加到刺激器打开时499(46)秒(p<0．01)；48小时st段监视结果显示缺血发作总数下降及持续时间的减少。3例患者死亡，没有突发或无法解释的死亡发生，而且这样的死亡率与该组病例数相比亦是可以令人接受的。其中2个患者发生心肌梗塞伴有典型疼痛发生，典型急性梗塞疼痛并没有被神经刺激所掩盖。
sanderson的研究结果表明，对于经“标准”治疗无效的心绞痛患者来说，脊髓电刺激技术是有效而又安全的治疗方法之一。
　　做为一个常见的临床表现，m1可以毫不惊奇的发现神经系统的活动对控制冠状动脉的张力产生十分重要的影响。比如由恐惧或焦虑引起的交感神经反应可以诱发或加重心绞痛；进而可以推断缓解疼痛本身即有抗缺血功能。疼痛发作可增加交感神经活动，而后者可促使心肌耗氧量增加，同时可以引起冠状动脉狭窄处的收缩(使非明显的狭窄变为致命性狭窄)及远端小血管的收缩而减少心肌供血。scs的作用在于可以直接抑制交感输出或者因为电流播散至脊髓外侧柱而阻断由疼痛引发的反射弧，最终降低交感神经的活动能力。emanuelsson等人亦发现经皮电神经刺激似乎具有抗交感作用，降低收缩压，减少去甲肾上腺素及肾上腺素水平。
　　scs亦可能对疼痛本身产生直接影响。在实验室里，人们发现电刺激心肺交感传人纤维或心内使用缓激肽可诱发脊髓丘脑束细胞的过度活动’而这种活动又可被脊髓电刺激所抑制。疼痛抑制的另一个机制亦可能在于scs可以激活内源性阿片系统。