脳障害と治療

概要

リード設計、動作モード、組織インピーダンスの変化による脳深部刺激への影響 - シミュレーション研究

ファビオラ・アロンソ、シモーネ・ヘム＝オーデ、カリン・ワーデル

背景: 電流モードの深部脳刺激 (DBS) システムと新しいリード設計が最近利用可能になりました。DBS システム間の切り替えは、臨床医がプログラミングの参照を失う可能性があるため、依然として複雑です。シミュレーションは理解を深めるのに役立ちます。目的: 埋め込み後の 2 つの時点で電圧モードと電流モードで動作するようにシミュレーションされた 2 つのリード設計の周囲の電界 (EF) を定量的に調査します。方法: 有限要素法を使用して、均一な周囲の灰白質と 250 μm の電極周囲スペース (PES) を持つリード 3389 (Medtronic) と 6148 (St Jude) をモデル化しました。PES インピーダンスは、急性 (細胞外液) と慢性 (線維組織) の時点を模倣しました。2 つの異なる接点を使用して、電圧と電流の異なる振幅でのシミュレーション (n=236) を実行しました。等価電流振幅は、0.2 V/mm 等レベルの形状と最大 EF を一致させることによって抽出されました。結果: 0.2 V/mm での最大 EF 拡張は、リード間でわずかな差はあるものの、2～5 mm の間で変化しました。電圧モードでは、慢性 PES と比較して急性期の EF が約 1 mm 増加しました。電流モードでは、逆の関係が示されました。3 V でのリード 3389 の同等の EF は、7 mA (急性期) と 2.2 mA (慢性期) で見つかりました。結論: シミュレーションでは、術後の時点間で電界拡張に大きな影響があることが示されました。これは、植え込み後数週間で振幅を再プログラムするという臨床上の決定を説明できるかもしれません。EF 拡張も強度も、リード設計によって大きく影響されることはありません。ただし、EF 分布は、先端の下に電界を生成するリード 6148 の大きな接触によって影響を受けます。