Föreställ dig ett ögonblick att du har en rörelsestörning som Parkinsons sjukdom. Den lilla skakning som du först märkte i fingertopparna har gradvis förvärrats. Nu enkla uppgifter, som att lyfta ett glas vatten eller till och med knyta dina skor, har blivit nästan omöjligt. Dina receptbelagda läkemedel var hjälpsamma en tid, men nu börjar biverkningarna bli ett problem.
En dag, din läkare föreslår att du kan vara en bra kandidat för en relativt ny terapi som kallas djup hjärnstimulering . Han beskriver hur en liten elektrod skulle implanteras i ett specifikt område av din hjärna, där det skulle leverera korta pulser av el. Dessa elektriska pulser, han förklarar, skulle förändra aktivitetsmönstren i din hjärna som är ansvariga för dina sjukdomssymtom.
Du bestämmer dig för att genomgå den operation som krävs för att implantera enheten, och bara några veckor senare är skillnaden häpnadsväckande. Om du slår på den elektriska stimuleringen minskar du omedelbart dina muskelträngningar och återställer din kontroll över fina rörelser. Även om din sjukdom fortfarande är närvarande, du kan nu hantera dess symptom mycket mer effektivt.
Detta scenario är mycket verkligt för de tiotusentals människor världen över som har implanterats med en djup hjärnstimulering (DBS). I den här artikeln, vi lär oss exakt hur DBS fungerar för att uppnå dess terapeutiska effekter. Vi kommer också att undersöka vilka tillstånd som kan behandlas med DBS och ta en titt på riskerna och begränsningarna med denna behandlingsform.
På nästa sida, vi lär oss om ursprunget till djup hjärnstimulering och tar reda på hur tekniken bakom DBS kunde utvecklas så snabbt.
DelningsteknikFramstegen i utvecklingen av implanterbara DBS -enheter avancerade snabbt, tack vare en liknande befintlig teknik:hjärtstimulatorer. Faktiskt, dessa två enheter är så lika i design att DBS -enheter ofta kallas hjärnstimulatorer.
Innehåll
I början av 1950 -talet läkare fann att skador, eller förstör, specifika områden i hjärnan kan hjälpa till att behandla vissa rörelsestörningar. När delar av hjärnan som var inblandade i sjukdomen skadades, symtomen förbättrades ofta. Snart, lesionsoperationer blev en standardbehandling för att minska problem i motorisk kontroll orsakad av tillstånd som Parkinsons sjukdom.
Tyvärr, skada kirurgi var inte en idealisk lösning. De var inte alltid effektiva för att minska negativa symptom, och ibland resulterade de i skadliga biverkningar. Ett av huvudproblemen med skadaoperationer är att deras effekter inte kan ångras. en skadad hjärnstruktur förstörs permanent. Som ett resultat, oönskade biverkningar är vanligtvis irreversibla.
På 1970 -talet introducerades en ny läkemedelsbehandling för rörelsestörningar. Behandling med det nya läkemedlet, kallad levodopa , kan användas för att kontrollera några av samma typer av symptom som skador, men utan den riskabla hjärnoperationen. Levodopa -terapi började snabbt ersätta lesionsoperationer, främst på grund av de fördelar det gav patienterna. En av fördelarna var doser som kunde justeras för att passa individuella behov.
Efter många år, dock, långvarig levodopa-behandling visade sig orsaka nya problem. Hjärnan kompenserar så småningom för läkemedlets effekter. Resultatet var ofta allvarligt. Patienter utvecklade nya rörelsekontrollproblem som ansågs värre än de ursprungliga symtomen.
Sedan, i slutet av 1980 -talet, en ny upptäckt gjordes. Experter fann att samma effekter som orsakas av skadad hjärnvävnad kan uppnås genom att stimulera vävnaden med ofarliga elektriska pulser. Detta var ett spännande fynd, eftersom effekterna av elektrisk stimulering är helt reversibla. Faktiskt, när stimuleringen är avstängd, hjärnan återupptar sitt normala beteende. Liknar läkemedelsbehandlingar, läkare kunde skräddarsy den elektriska stimuleringen för att passa de exakta behoven hos varje patient. Till skillnad från läkemedelsbehandlingar, den elektriska stimuleringen kunde lokaliseras så att endast avsedda delar av hjärnan påverkades.
Behandlingar med djup hjärnstimulering (DBS) användes på experimentell basis i flera år, och positiva behandlingsresultat observerades. År 2002, användningen av DBS för tillstånd som Parkinsons sjukdom godkändes av Food and Drug Administration (FDA). DBS förblir standardbehandling för flera hjärnstörningar som liknar, och inklusive, Parkinsons.
I nästa avsnitt, vi visar dig hur en implanterbar DBS -enhet ser ut och tar reda på hur varje del fungerar.
Visste du?År 1817, en brittisk läkare, Dr James Parkinson, var den första som beskrev en sjukdom som har följande egenskaper:
Sjukdomen var, som du kanske har gissat, heter Parkinsons sjukdom. För att en patient ska få diagnosen Parkinsons sjukdom, minst två av ovanstående symtom måste finnas. Om andra okarakteristiska symptom förekommer, en alternativ diagnos kan krävas [källa:National Parkinson Foundation].
Läs mer
En implanterbar enhet för djup hjärnstimulering (DBS) består av tre huvuddelar: elektrod , de pulsgenerator och den förlängning . Här är vad varje del av enheten är utformad för att göra:
De elektrod är en liten spetsformad enhet (föreställ dig kontakten för ett par hörlurar) som implanteras djupt in i hjärnregionen som är involverad i sjukdomssymtomen. Elektrodens yta har fyra metallkuddar som används för att överföra pulser av elektricitet. Dessa pulser av elektricitet är små och stimulerar bara hjärnvävnaden inom nära avstånd från elektroden. Detta gör att den elektriska stimuleringen specifikt kan rikta in bara hjärnregionen närmast där elektroden är implanterad.
De pulsgenerator (kallas även stimulatorn) är en liten, lådformad enhet som genererar de elektriska signalerna som skickas till elektroden. Pulsgeneratorn implanteras vanligtvis under huden i ett utrymme nära patientens bröst. Den innehåller ett batteri med en livslängd som varierar från två till sju år. De elektriska mönstren genereras i snabba på-av-pulser som levereras vid mycket höga frekvenser-vanligtvis över 100 gånger per sekund. Endast vid dessa höga frekvenser hjälper stimuleringen till att minska de oönskade symptomen.
Den sista komponenten i en implanterad DBS -enhet är förlängning , som helt enkelt är en isolerad kabel som leder de elektriska signalerna från pulsgeneratorn till elektroden implanterad i hjärnan. Att få någon del av DBS -enheten att gå igenom huden skulle skapa risk för infektion, så tunnar kirurgen vanligtvis en liten väg under huden från pulsgeneratorn till elektroden.
Patienter får vanligtvis en handhållen enhet som använder en magnet för att kommunicera genom sin hud till pulsgeneratorn. Detta gör att patienten kan kontrollera doserna av elektrisk stimulering som han eller hon får. En läkare bestämmer intervallet av stimuleringsdoser inom vissa gränser, men patienten gör faktiskt finjusteringen av enheten baserat på hans eller hennes egna individuella behov.
Nu när du vet vilka delar som utgör en DBS -enhet, låt oss ta reda på hur det ger önskad effekt.
Vem tjänar på DBS?Enligt The Cleveland Clinic, patienter som diagnostiserats med en rörelsestörning är inte automatiskt berättigade till djup hjärnstimulering. Så vem är en kandidat? Varje patient som:
Innan vi fortsätter, vi måste granska några fakta om hjärnan. Du kanske redan vet att hjärnan är indelad i många specialiserade områden, var och en ansvarig för olika uppgifter. Det finns separata delar av din hjärna som spelar en roll för att kontrollera muskelrörelser, minne och till och med känslor. Dessa separata delar av hjärnan arbetar tillsammans för att uppnå större mål. När skada eller sjukdom hindrar någon hjärnregion från att utföra sin roll, de större målen kanske inte uppnås.
Ett bra exempel på detta är basala ganglierna . Basalganglierna är en grupp av hjärnstrukturer som arbetar tillsammans för att kontrollera kroppsrörelser. När rörelser planeras och koordineras i hjärnan, information i form av elektrisk hjärnaktivitet flödar mellan strukturerna i de basala ganglierna. Varje struktur spelar en roll för att modifiera och förfina informationen för att finjustera muskelrörelser. När någon del av de basala ganglierna är nedsatt, det normala informationsflödet ändras. Utbredda rörelsekontrollproblem är ofta resultatet, som i fallet med Parkinsons sjukdom.
För att ta reda på var djup hjärnstimulering kommer in, låt oss hålla oss till exemplet med de basala ganglierna.
Som nämnts ovan, det normala elektriska flödet av hjärnaktivitet genom de basala ganglierna störs av effekterna av Parkinsons sjukdom. Syftet med en implanterad DBS -elektrod är att motverka denna onormala hjärnaktivitet, ändra det på ett sätt som minskar sjukdomssymtomen.
Elektroden åstadkommer detta genom att rikta in sig på en av flera möjliga strukturer inom de basala ganglierna. För Parkinsons sjukdom, detta är oftast subtalamisk kärna (STN) . En djup hjärnstimuleringselektrod implanterad i STN skickar ut elektriska pulser, ändra sitt beteende. Genom att ändra beteendet hos STN, elektroden ändrar slutligen all hjärnaktivitet som STN normalt påverkar. Detta gör DBS -elektroden mycket inflytelserik, eftersom STN är en av flera strukturer i de basala ganglierna som alla fungerar tillsammans.
Låter tillräckligt enkelt, höger? Väl, vad experterna inte helt har utarbetat ännu är exakt hur DBS påverkar hjärnstrukturerna det stimulerar - även om det finns flera troliga möjligheter. Till exempel, de snabbt upprepade elektriska signalerna som avges av DBS -elektroden kan verka för att blockera oregelbunden hjärnaktivitet. I detta scenario, effekterna av den elektriska stimuleringen kan ses som en port som blockerar vissa vägar för skadad information. En annan möjlighet är att det vanliga mönstret av elektriska pulser från den implanterade DBS -elektroden skulle verka för att åsidosätta oregelbundna informationsflöden. Med andra ord, den elektriska stimuleringen av DBS -enheten verkar för att dränka de onormala mönstren för hjärnaktivitet.
Den fullständiga historien om hur DBS uppnår dess effekter är förmodligen mycket mer komplex. Det är troligt att samma mönster av djup hjärnstimulering påverkar olika delar av samma hjärnstruktur på helt motsatta sätt. Även om mekanismerna för DBS ännu inte är helt utarbetade, läkare har tillräckligt med erfarenhet av att använda DBS för att känna sig säkra på dess säkerhet och effektivitet.
Nu när du har en uppfattning om hur en DBS -enhet fungerar, låt oss ta en titt på hur det är implanterat i hjärnan.
MR -frågesportMR -maskiner används ofta för att undersöka hjärnan. Se hur mycket du vet om dem i vår MR -frågesport .
Ett av de mest utmanande målen för en kirurg som implanterar en djup hjärnstimuleringsanordning är att säkert implantera elektroden på den exakta målplatsen i hjärnan. Eftersom inte allas hjärna har samma form, uppgiften att hitta och få tillgång till en specifik hjärnstruktur utan att störa de omgivande strukturerna kräver användning av speciella verktyg och tekniker.
Ett standardverktyg som används för de mest känsliga hjärnoperationerna är a stereotaktisk ram . Denna enhet är i grunden en metallstruktur som håller patientens huvud väldigt stilla och ger läkarna en stabil utgångspunkt för att göra sina mätningar. Kirurgen kommer också att förlita sig på sofistikerade bildtekniker för att hjälpa till att lokalisera specifika strukturer i hjärnan. Till exempel, kirurgen kan lita på magnetisk resonanstomografi (MRI) eller datoriserad tomografi (CT -skanning), som både löst kan betraktas som tredimensionella röntgenundersökningar.
Det bästa sättet för kirurgen att vara säker på att elektroden är på rätt plats är att slå på enheten och observera dess effekter på patientens symptom. Av denna anledning, patienten hålls vanligtvis vaken för elektrodimplantationsdelen av operationen. Eftersom hjärnan själv inte har några smärtreceptorer, patienten kommer inte att känna någon smärta. Endast lokalbedövning krävs för att bedöva platsen där ett litet hål görs i skallen. Patienten kommer också att behöva avbryta användningen av alla mediciner före operationen. Detta krav är så att effekterna av den elektriska stimuleringen enbart på sjukdomssymtomen kan observeras.
När elektroden sitter ordentligt på plats, pulsgeneratorn implanteras någon annanstans i patientens kropp där det finns mer utrymme. Vanligtvis, detta är på en plats i patientens bröst. Eftersom patienten inte längre behöver vara vaken, patienten placeras under narkos för denna del av operationen. Ett annat steg som är involverat i operationen är att tunnla en tråd under huden från pulsgeneratorn till elektroden i hjärnan.
Flera dagar efter operationen, läkarna slår på den djupa hjärnstimuleringsenheten och programmerar den så att den passar patientens individuella behov. Olika aspekter av det elektriska stimuleringsmönstret, såsom dess pulsstyrka, form och frekvens, kan justeras efter behov. Patienten måste också komma in varannan månad så att läkare kan justera detta mönster för att säkerställa optimal prestanda för enheten.
Lyssna på din hjärnaIbland, kirurgen identifierar hjärnstrukturer med hjälp av en ytterligare teknik, känd som mikroelektrodinspelning . I denna teknik, en elektrod i slutet av en mycket fin tråd passerar genom olika delar av hjärnan, där den kan spela in elektriska mönster från de omgivande hjärnstrukturerna. Dessa elektriska mönster kan omvandlas till ljud, låta kirurgen lyssna på hjärnaktiviteten som omger elektroden. Olika hjärnstrukturer har unika mönster för elektrisk aktivitet, och en erfaren neurokirurg kan skilja dessa strukturer bara genom att lyssna på dessa mönster.
DBS används kanske mest känt för behandling av Parkinsons sjukdom. Den framstående skådespelaren Michael J. Fox hjälpte till att få Parkinson till allmänhetens ögon när han avslöjade sin diagnos med sjukdomen. Essentiell tremor och dystoni är två andra rörelsestörningar som också vanligtvis behandlas med DBS. Essentiell tremor kännetecknas av darrningar under muskelrörelser och är faktiskt den vanligaste rörelsestörningen i USA. Vanligtvis är medicinering ensam tillräcklig för att behandla väsentlig tremor, men ibland kräver allvarliga fall behandling med DBS.
Dystoni är en sjukdom som leder till oönskade muskelsammandragningar. I synnerhet, DBS -implantationskirurgin utförs annorlunda vid dystoni. Eftersom dystoni -patienter inte kan undertrycka huvud- och nackrörelserna som är en del av deras symtom, patienterna måste placeras under narkos under elektrodimplantationskirurgin. Som vi senare lär oss, denna situation kan göra korrekt elektrodimplantation mer utmanande för läkaren.
Parkinsons sjukdom, väsentlig tremor och dystoni är alla rörelsestörningar som delar symptom som kan behandlas med DBS -stimulering till de basala ganglierna. DBS kan också användas på hjärnregioner utanför basalganglierna för att behandla andra tillstånd som orsakas av onormal hjärnfunktion. Den vanligaste användningen av DBS är faktiskt för behandling av kronisk smärta.
DBS har också visat lovande resultat vid experimentell behandling av andra tillstånd inklusive Tourettes syndrom, multipel skleros (MS), depression, epilepsi och tvångssyndrom (OCD). Ett brett utbud av andra möjliga framtida tillämpningar för djup hjärnstimuleringsterapi finns också. Behandling av vissa typer av huvudvärk, depression och till och med fetma är bara några av de möjliga tillämpningarna av DBS som för närvarande undersöks.
Vi har sett hur en DBS -enhet ser ut och vilka förhållanden den kan behandla, men vad är några av riskerna och biverkningarna?
Forskning och resultat1998 meddelade kändis Michael J. Fox offentligt att han hade diagnostiserats med Parkinsons sjukdom 1991. Sedan denna tid har han har fortsatt att grunda Michael J. Fox Foundation för Parkinsons forskning. När denna artikel publicerades, stiftelsen har samlat in över 120 miljoner dollar till utveckling av behandlingar för Parkinsons sjukdom.
Operationen som krävs för att implantera en DBS -enhet är ett dyrt och potentiellt riskabelt förfarande som läkare endast kommer att rekommendera för vissa patienter. För det första, patienten måste vara i hälsosamt fysiskt skick och klara av de påfrestningar som orsakas av en större operation.
Det är också viktigt att se till att DBS -terapi har goda chanser att få effektiva resultat. En indikation på att DBS kommer att vara en effektiv behandling är om patientens symptom svarar på läkemedelsbehandling. Läkemedelsbehandlingar verkar på några av samma hjärnvägar som DBS, så om läkemedlen har en bra effekt, djup hjärnstimulering kan också vara till nytta.
Så i vilket skede ska djup hjärnstimulering övervägas? De flesta specialister är överens om att DBS -implantation bör inträffa efter att läkemedelsbehandlingar börjar ge sina negativa biverkningar men innan patienten börjar uppleva en kraftig minskning av livskvaliteten. Livskvalitet mäts ibland utifrån patientens förmåga att utföra dagliga aktiviteter.
Patienten måste också ha realistiska förväntningar på resultaten av DBS -terapi. Det måste vara klart för patienten att DBS inte är ett botemedel mot hans eller hennes tillstånd, utan snarare en behandling som kan lindra tillståndets symtom. Självklart, patienten bör också vara fullt medveten om riskerna och eventuella biverkningar som är förknippade med DBS -implantation.
Även om DBS allmänt erkänns som en mycket säker behandling, varje större operation - särskilt hjärnkirurgi - medför vissa risker. En av de största riskerna är blödning, eller överdriven blödning orsakad av skador på blodkärl. Hjärnvävnad är mycket känslig, och att navigera genom hjärnan för att implantera en enhet kan vara utmanande. Sannolikheten för stora skador på grund av blödning är låg, men om blödning inträffar, de resulterande komplikationerna kan vara allvarliga och permanenta.
Infektion är en annan risk i samband med DBS -implantationskirurgi. Problemen som orsakas av infektion är vanligtvis milda och behandlingsbara, men ibland kan infektioner orsaka allvarliga problem. Ytterligare en risk som är värd att nämna är att enheten går sönder. Avbrott i förlängningstråden eller rörelsen hos den stimulerande elektroden är två av de främsta orsakerna till enhetsfel.
Biverkningarna som orsakas av den elektriska stimuleringen från DBS -elektroden varierar från patient till patient och inkluderar vanligtvis mindre sensoriska eller motoriska kontrollproblem. Psykologiska biverkningar kan innefatta humörförändringar eller depressionskänslor. Lyckligtvis, alla dessa biverkningar är vanligtvis tillfälliga eller kan vändas genom att stänga av stimuleringen. I de flesta fallen, läkaren kan justera enhetens elektriska stimuleringsmönster för att minimera biverkningar.
Om du tyckte att den här artikeln var intressant och skulle vilja veta mer om djup hjärnstimulering, följ länkarna på nästa sida. De kan ge dig mycket bra information.
Riskabla affärer...?Varje form av hjärnkirurgi innebär risk, och djup hjärnstimulering är inget undantag. Förutom de risker och biverkningar som anges ovan, Det finns också risker med själva implantationsproceduren. Ytterligare några hälsoproblem och biverkningar av djup hjärnstimulering listas här:
I ett försök att behandla Parkinsons sjukdom, vissa patienter som har genomgått djup hjärnstimulering har slutat med andra oönskade biverkningar. Dessa effekter varierar i svårighetsgrad från panikattacker, talsvårigheter och rörelseproblem, hela vägen till självmord [källa:MayoClinic.com].
Läs merHälsa Allergi Grunder Inget att nysa på:Allergier kan påverka hjärnan Hälsa Hjärna &Centrala nervsystemet Vad är den yttre hjärnan? Hälsa Hjärna och centrala nervsystemet Kan hjärnmat göra dig smartare? Hälsa Hjärna och centrala nervsystemet Testa din hjärna Hjärnan och nervsystemet:Kroppens kommandocenter HälsaBrain och centrala nervsystemet Är tonårens hjärnor fullt utvecklade? Donera din hjärna till ScienceHealthBrain och Centrala nervsystemetBrain och Centrala nervsystemetHälsaBrain &Centrala nervsystemet Cerebellum är kroppens lilla hjärna och deras hjärnor, ExtraordinaryHealthDreams Hur förvandlar hjärnan verkligheten till drömmar? HealthDrugs &AlcoholWeed Entusiast Arrested for Keeping Human Brain Under His Verand SpecialisterHälsaNeurologiska tillstånd När vishet och ordspel är symtom på hjärnskadorHälsaNeurologiska tillstånd Agitation och depression hos patienter med hjärnsjukdomHälsaNeurologiska tillståndTotalt döv? Problemet är i din hjärna, Inte dina öronHälsaModerna medicinska behandlingarGroovy News:Shrooms hjälper till att återställa deprimerad hjärnaHälsaFörebyggande vårdHur man kan förebygga hjärninfektionerHälsa Andningstillstånd Orsakar höjdsjukdom hjärnsvullnad? TooHealthStress Management Effekt av stress på hjärnan HealthStress Management Isolering och monotoni Stressar hjärnan. Så här hanterar du hälsaTenårshälsa Vissa ungdomars hjärnor kan inte sluta spela. Det är bra och dåligt - här är varförHälsoviktförlust Är ett hormon i våra hjärnor nyckeln till att bränna fett? HealthWomen's General HealthWomen's Brains hårdare drabbade av alkohol VetenskapBiologiska fältHur tar en slemform beslut utan hjärna? Vetenskapsmotioner Finns moral i hjärnan? Vetenskapsmotion Är känslomässig intelligens en bättre indikator på hjärnhälsa än IQ? Vetenskap Vardagliga myter Kan våra hjärnor se den fjärde dimensionen? Vetenskapsutveckling Har schizofreni utvecklats tillsammans med våra hjärnor? Vetenskap Människan BrainHur din hjärna fungerarScienceThe Human BrainHow Brain Death WorksScienceThe Human BrainHow Brain Mapping WorksScienceThe Human BrainÄr tonårshjärnor verkligen annorlunda än vuxna hjärnor? ScienceThe Human Brain Varför är människors hjärnor i olika storlekar? saker jag inte behöver? Vetenskap Den mänskliga hjärnan Hur Albert Einsteins hjärna fungerade Vetenskap Människans hjärna Är hjärnan kopplad för religion? Vetenskap Den mänskliga hjärnan Blir din hjärna trött som resten av din kropp? Vetenskap Den mänskliga hjärnan Kan hjärnskador leda till extraordinär konst? Vetenskap nHur djup hjärnstimulering fungerar Vetenskap Människohjärnan Är datorn en bra modell för hjärnan? Vetenskap Mänsklig hjärna Kan en hjärnskanning berätta om du ska bli kriminell? Vetenskap Mänsklig hjärna Använder du verkligen bara 10 procent av din hjärna? ScienceThe Human BrainDo män och kvinnor har olika hjärnor? ScienceThe Human BrainNeandertalare hade större hjärnor än moderna människor - varför är vi smartare? ScienceThe Human BrainThe Human Brain är fastkopplad för PoetryScienceThe Human BrainFörstå? Dina hjärnsignaler kommer att berätta för vetenskapen Den mänskliga hjärnan Ja, Konspirationsteoretikernas hjärnor är verkligen annorlunda Vetenskap Människohjärnan Kan din hjärna ha ett trafikstockning? Vetenskapen Människans hjärna Att lita på GPS förhindrar att delar av din hjärna aktiverasScience Människans hjärna 'Aleppo -ögonblick':Vad får våra hjärnor att frysa under tryck? Vetenskap Människans hjärna Människans hjärna Mänsklig hjärnaHur hjärntvätt fungerarVetenskapDen mänskliga hjärnanHur påverkar din hjärna dina överlevnadschanser i vildmarken? VetenskapMänsklig hjärnaBinaurala slag:Låter denna hörsel illusion verkligen din hjärna? VetenskapMänsklig hjärnaHur skapar hjärnan en oavbruten syn på världen? UnderhållningBrain GamesHur Lumosity Brain Games WorkUnderhållningBrain GamesHar jonglering tränat din hjärna? UnderhållningBrain GamesBrain Games
Källor