Chronische therapie-resistente neuropathischeSchmerzen: Pathophysiologie und
neurochirurgische inzisionslose Behandlungmittels fokussierter Ultraschalltechnik
Prof. Dr. med. Daniel Jeanmonod
Zentrum für Funktionelle Ultraschall-NeurochirurgieZentrum für Funktionelle Ultraschall-NeurochirurgieSolothurn
Fortbildungsprogramm Privatklinik Obach:
Aspekte im Umgang mit schmerzkrankheiten
7 November 2013
Contact: Prof. Dr. med. D. Jeanmonod, Leopoldstrasse 1, CH-4500 Solothurn
[email protected], website: www.sonimodul.ch
Neurogene, oder neuropathische Schmerzen
Alle Schmerzsituationen, die als Ursache eine Beschädigung des Schmerzsystems
von den Nerven bis zum Kortex haben: Phantomschmerzen (nach Amputation),
Nerven- und Wurzelschäden (Kompressionen oder Trennungen), Schmerzen nach
Diskushernie-Operationen, Trigeminus-Neuralgie, postherpetische Neuralgie,
Polyneuropathien, Plexusabriss, Paraplegieschmerzen, Schmerzen nach
Hirninfarkt (thalamisches Syndrom), etc.
Jeanmonod et al. Thalamus and Related Systems 2001
Unser Konzept
Wir verwenden ein multidimensionales, klinisches, wissenschaftliches und
technologisches Konzept:
• Ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen der erwähntenHirnfunktionsstörungen: die thalamokortikale Dysrhythmie.
• Die quantitative Elektroenzephalographie (EEG) für die pre- undpostoperative Beurteilung dieser Dysrhythmie.
• Ein selektives, regulierendes/schonendes Konzept der Behandlung derDysrhythmie.
• Eine Integration der menschlichen psychemotionellen Dimension.
• Die inzisionlose transkranielle MR-gesteuerte Hochenergie fokussierteUltraschalltechnik für eine non-invasive Intervention mit höchstsignifikanter Risikoreduktion und erhöhter Genauigkeit.
From Hassler and Riechert 1959
Mesulam, Principles of Behavioral Neurology 1985
Thalamic Bursting Activity
Jeanmonod et al.Neuroreport 1993
EEG in Neurogenic Pain
4
820
pain patients
Alpha peak frequency against alpha peakpower for individual subjectsGroup spectra
pain patients
15 patients, 15 hc
V2/H
z)
5 10 15 20 25
-4
0
4
Frequency (Hz)
6 7 8 9 10 11
0
10
Discriminant analysis:87% correct
healthy controlshealthy controls
Sarnthein et al., Brain 2005
Po
we
r1
0*l
og 1
0(
Vμ
EEG source localization LORETA
N=15 patients with neurogenic pain vs. N=15 healthy controls
Green curves are for controls, black curves for patients
10 20 30-10
-5
0
5
10
IC
6-9 Hz
Stern et al. NeuroImage 2006
12-16 Hz
ACC anterior cingulate cortexIC insular cortex
10 20 30-10
0.0 6.5
10 20 30-10
-5
0
5
10
0.0 4.25
rACC
DLPFC
IC
PFC prefrontal cortex
Overactivation at insular areas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 6 11 16 21 26 31
frequency
t
pIC le pIC ri aIC Ie aIC ri t(p<.01) t(p<.05)
Overactivation at somatosensory areas
Overactivation at interhemispheric areas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 6 11 16 21 26 31
frequency
t
ACC MidCC SSA Cuneus t(p<.01) t(p<.05)
Overactivation at associative areasOveractivation at somatosensory areas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 6 11 16 21 26 31
frequency
t
S1 le S1 ri S2 le S2 ri t(p<.01) t(p<.05)
Overactivation at associative areas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 6 11 16 21 26 31
frequency
t
DLPFC le DLPFC ri ipPC le ipPC ri t(p<.01) t(p<.05)
Stern et al., NeuroImage 2006
Thalamocortical Dysrhythmia (TCD)
Thalamocortical loops and their interaction in neurogenic pain patients
theta spread
negative symptom:reduced somato-sensation
2
beta activation edge
positive symptom:pain
3
I
IV
theta production
non-specificnuclei: CL
specificnuclei: VPI
Desactivation leads to thalamic cell membranehyperpolarization and LTS
1
2 3
TH
RT
V
VI
The Central LateralThalamotomy
Jeanmonod et al.Thalamus and Related Systems 2001
Textbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery(2009), Springer, Eds. Lozano, Gildenberg and Tasker
CLT and neurogenic painGroup of N=96 patients, mean follow-up 3 years 9 months
Satisfactory to complete (50-100%) pain relief in 53% of the patients
0%
100%
Jeanmonod et al., Thalamus and Related Systems 2001
0%
1-24%
25-49%50-74%
75-99%
Group spectra (7 patients)
5
PreOP
3M PostOP
12M PostOP
Healthy Controls
(V
2/H
z)
μ
Zeitliche Entwicklung der EEG-Veränderungen nach stereotaktischer
Radiofrequenz-CLT
Sarnthein et al., Brain 2005
5 10 15 20 25
-5
0
Frequency (Hz)
Pow
er
10*l
og
10Radiofrequenz-CLT
3 monthsfollow-up8.5Hz, n.s.
n=14
Neurogenic pain patientsPre-post surgery comparison
Blue areas display reduced EEG activity after surgery
1 yearfollow-up
8.5Hz, t=3.5n=6
n=14
Pirrotta et al. Neurosurgery 2013
Incisionless MR-guidedFocused Ultrasound Surgery
• High Intensity Focused Ultrasound systemHeats and ablates targeted tissue (thermo-coagulation),without skin incision. Creation of a focal point (focusingprinciple)
• Magnetic Resonance Imaging guidance• Magnetic Resonance Imaging guidanceEnables visualization of patient anatomy to define targetbut also guide the whole ablation process: optimization ofsafety, accuracy and efficacy in real time/closed loop
• MR Thermal Imaging monitoringEnables real time temperature measurement intissue (thermal spot) to guide progress of the ablationprocess: optimization of safety, accuracy and efficacy in realtime/closed loop
Incisionless MR-guided Focused Ultrasound inFunctional Neurosurgery
Incisionless tissue ablation as alternative option to stereotactic radiofrequency ablation (SRFA)
Advantages:
1) No brain tissue shift/trauma on the way (centimeters) to the target:
lesion restricted to the target tissue (millimeters)
2) Suppression of the risk of infection
3) No trajectory constraints, allowingoptimization of target coverage
4) Real time continuous monitoring
of proper targeting and thermal
effects
5) Optimized targeting precision
6) Possibility of reduced bleeding risk
Thermal spot
Thermal spot withinplanned target coordinates
Moser et al. 2013
Central Lateral Thalamotomy
Mitarbeiter• Neurochirurg: Daniel Jeanmonod, Zentrum für Funktionelle Ultraschall-Neurochirurgie
• Ingenieur: David Moser, Zentrum für Funktionelle Ultraschall-Neurochirurgie
• Administration: Franziska Rossi, Zentrum für Funktionelle Ultraschall-Neurochirurgie
Alfred Rihs, Zentrum für Funktionelle Ultraschall-Neurochirurgie
• Pflegefachfrau: Tanja Thalmann, Zentrum für Funktionelle Ultraschall-Neurochirurgie• Pflegefachfrau: Tanja Thalmann, Zentrum für Funktionelle Ultraschall-Neurochirurgie
• Neurologen: Anouk Magara, Bern
Robert Bühler, Bürgerspital Solothurn
• Internisten: Milek Kowalski und Alex Arnold, Privatklinik Obach
• Radiologen: Payam Pourtehrani und Kollegen, Rodiag Diagnostics Centers, Solothurn