Directional Steering (Yönlendirilmiş Stimülasyon)

Giriş

Derin beyin stimülasyonu (DBS); parkinson hastalığı, esansiyel tremor ve distoni gibi hareket bozukluklarının tedavisi başta olmak üzere, obsesif kompülsif bozukluk ve Tourette sendromu gibi psikiyatrik hastalıkların da tedavisinde etkili sonuçlar ortaya koyan modern nöromodülatif bir cerrahi yöntemdir. Bu tekniğin uzun dönem başarısını belirleyen temel faktörlerden birisi de hedefin uyarılması esnasında; komşu hassas anatomik yapıların bu uyarılmadan etkilenmemesini sağlamaktır. Hedeflenen anatomik alanda, yüksek frekanslı ve düşük voltajlı elektrik enerjisi kullanılarak ilgili bölgenin stimüle edilmesi prensibine dayalı bu teknikte; uyarılan hedefe yakın komşuluk gösteren bölgelerin de uyarılmasına bağlı istenmeyen yan etkiler görülebilmektedir. Sıklıkla kortikospinal traktus, medial lemniskal yolak, subtalamik çekirdeğin limbik ve ventral kompartmanlarının istenmeyen stimülasyonu çeşitli komplikasyonlara neden olur. Bu istenmeyen stimülasyon ilintili komplikasyonlar; ekstremitelerde kas kontraksiyonları, konjuge göz hareketlerinin yapılamaması, orofasiyal çekilmeler, dizartri, kognitif fonksiyonlarda kayıp ve davranış bozuklukları olarak sıralanabilir.

Konvansiyonel Elektrotlar

Hedefe implante edilen konvansiyonel kalıcı mikroelektrotlar genellikle silindirik, 4 kontaktlı, temas ettiği anatomik bölgede küresel hacimde stimülasyona sebep olan yapıdadır. Her kontakt uzunluğu 1,5 mm olup, kontaktlar arasında ise 0,5 mm aralık bulunur (Şekil 1). Küresel (sferik) stimülasyon alanı oluşturan bu konvansiyonel elektrotlarda, uyarılan bölgeye yakın komşuluk gösteren önemli derin beyin yapılarında da istenmeyen stimülasyon kaynaklı yan etkiler görülebilmektedir. Şekil 1’de şematize edilen alanda elektrot subtalamik çekirdeğe implante edilmiştir ve ortaya çıkan küresel stimülasyon alanı istenmeyen internal kapsül stimülasyonuna neden olmaktadır.

Şekil 1– Konvansiyonel kalıcı mikroelektrodun görünümü (Medtronic® 3389 model, Medtronic Inc., Minnesota, ABD). Subtalamik çekirdeğe yerleştirilen elektrotun stimülasyon esnasında oluşturduğu mavi renkle gösterilen küresel etki alanının şematizasyonu.

Yönlendirilmiş Stimülasyona Olanak Sağlayan Yeni Nesil Elektrotlar

Biyomedikal teknolojilerin günümüzde baş döndüren gelişimine paralel olarak, bu konvansiyonel elektrotların sebep olabildikleri stimülasyon ilintili yan etkileri minimalize etmek ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu sebeple çok daha fazla sayıda, daha küçük boyutta (0,8 mm) kontaktlar bulunduran ve küresel hacimde uyarı bölgesi oluşturmak yerine, beyinde daha fokal alanların ve elektrotun istenen yönlerinde (direction)
stimülasyon yapabileceği modern elektrotlar günümüzde piyasaya sürülmüştür. Bu modern elektrotlar sayesinde sadece oluşabilecek stimülasyon ilintili yan etkilerin önüne geçilmeyip, ayrıca klinik yanıtın da maksimum düzeyde alındığı, hedeflenen anatomik yapıda fokal stimülasyon sağlanmaktadır. Kısacası bu yönlendirilebilir stimülasyona olanak sağlayan yeni nesil elektrotlar sayesinde, maksimum klinik yanıt
ve minimum düzeyde stimülasyon kaynaklı yan etki profili elde edilmektedir (Şekil 2).

Şekil 2– Yapısında toplam 32 adet farklı kontaktlar bulunduran ve yönlendirilebilir (directional) stimülasyona olanak sağlayan modern mikroelektrodun görünümü (SureStim®, Sapiens Inc., Eindhoven, Hollanda). Subtalamik çekirdeğe implante edilen bu elektrot sayesinde, hedefin anterolateral bölgesinde yakın komşuluğu olan internal kapsülde stimülasyona bağlı gelişebilecek yan etkilerin önüne geçilmiştir.

Contarino ve arkadaşlarının son yıllarda literatüre sunduğu bir çalışmada 32 kontaktlı yeni nesil yönlendirilebilir stimülasyona olanak sunan modern elektrotlar ile konvansiyonel elektrotlar kıyaslanmış ve yeni nesil elektrot kullanılan olgularda daha iyi bir klinik yanıt alındığı ortaya konulmuştur. Yönlendirilebilir stimülasyona olanak sağlayan yeni nesil elektrotların cerrahi kaynaklı komplikasyon riskini arttırmadığı gösterilmiştir. Ayrıca en iyi klinik yanıtın alındığı fokal hedef bölgenin uyarılması sayesinde pil ömrünün daha uzun süreli olacağı bildirilmiş, replasman cerrahisi ihtiyacının azaltılarak maliyet/etkin bir yaklaşım olduğu ortaya konulmuştur.

Hedefin fokal bir bölgesinin stimülasyonunda kullanılan 32 kontaktlı yeni nesil elektrotların da kendi için de çok kısa bir sürede gelişimi devam etmektedir. Kuadripolar yapıda ve her seviyede birbirinden bağımsız üç farklı kontaktlar içeren toplam dört seviyeli yönlendirilebilir stimülasyona olanak sağlayan alternatif bir yenil nesil elektrot piyasaya kısa süre içerisinde sürülmüştür (Şekil 3). Pollo ve ark. yukarıda
belirtilen yeni nesil elektrotun konvansiyonel elektrotlarla kıyaslanmasında, operasyon esnasında yapılan incelemelerde yönlendirilebilir stimülasyona olanak sağlayan elektrotlarda daha düşük stimülasyon kaynaklı yan etkiler bildirmiş ve bu elektrotların kullanıldığı olgularda per-operatif daha geniş bir terapötik pencere elde ettiklerini vurgulamışlardır.

Şekil 3– Dört seviye halka içeren ve her seviyede birbirinden bağımsız üç farklı kontakt bulunduran, yönlendirilebilen stimülasyona olanak sağlayan elektrotun şematizasyonu (DirectSTIM®, Aleva Neurotherapeutics Inc., Lausanne, İsviçre). 120 derecelik aralıklarla tasarımı yapılmış bu elektrot sayesinde istenilen herhangi bir üç fokal alandan birinde veya aynı anda tamamında stimülasyona olanak sağlayan tasarıma sahiptir.

Yeni Nesil Elektrotlarda Yaşanan Teknik Sorunlar

Gelişen teknoloji sayesinde tıp alanında kullanıma giren cihaz veya ürünler insanoğlunun hayatını kolaylaştırmayı hedeflese de, beraberinde bazı teknik hataları ve aksaklıkları beraberinde getirmektedir.

Yeni nesil elektrotların en önemli dezavantajı cerrahi esnasında elektrodun hedefe implantasyonu aşamasında doğru bir yönde yerleştirilmesidir. Elektrodun tam olarak anterior yönünü belirlemek amacıyla bazı radyo-opak işaretleyiciler bulunmasına rağmen yaklaşık 14 mm genişliğindeki burr-hole aracılığıyla derin beyin yapılarına ilerletilen elektrot; hedefe ulaşırken proksimal kısmında rotasyona uğrayarak yön değiştirebilir. Bunun ötesinde elektrot kraniuma fikse edilirken yine bu teknik hata ile karşılaşılabileceği akılda tutulmalıdır. Ayrıca operasyon sonrası aylar içerisinde elde edilen kranium görüntülerinde yaklaşık 30 dereceye ulaşan elektrot rotasyonları bildirilmiştir. Bu olgularda per-operatif beyin omurilik sıvısı kaybının fazla olduğu olgular olduğu ise dikkat çekicidir.

Derin beyin stimülasyonunda klinik başarı belirleyen önemli aşamalardan birisi de etkin bir programlamadır. Çok kontaktlı yeni nesil elektrotların programlanmasında en dikkat çekici sorun uzun zaman alacak olan programlama süresidir. Güncel bir çalışmada dört kontaktlı konvansiyonel elektrotlarla kıyaslandığında, yeni nesil elektrotların programlanması en az iki kat daha uzun sürede yapılabildiği gösterilmiştir.

Sonuç

Yeni nesil yönlendirilmiş stimülasyona olanak sağlayan elektrotlar sayesinde, maksimum klinik etki ve minimum stimülasyon ilintili yan etki profili sağlanmıştır. Her geçen gün ilerleme kaydeden biyomedikal teknolojiler sayesinde; günümüzde yaşanan bazı teknik aksaklıkların en kısa sürede ortadan kalkacağı bilinmektedir. Ancak bu elektrotların tüm dünyada daha yaygın kullanımı ve daha geniş vaka serileri ardından uzun dönem sonuçları ortaya konularak belki de konvansiyonel elektrotlar kısa süre içerisinde tamamen terk edilecektir.