Galerie d'images du cerveau Cette illustration montre comment un dispositif de stimulation cérébrale profonde est positionné dans le corps. Voir plus d'images de cerveau. Avec l'aimable autorisation de Medtronic, Inc. Imaginez un instant que vous souffrez d'un trouble du mouvement comme la maladie de Parkinson. Le léger tremblement que vous avez d'abord remarqué au bout de vos doigts s'est progressivement aggravé. Maintenant des tâches simples, comme soulever un verre d'eau ou même attacher vos chaussures, sont devenus presque impossibles. Vos médicaments sur ordonnance ont été utiles pendant un certain temps, mais maintenant les effets secondaires deviennent un problème.
Un jour, votre médecin suggère que vous pourriez être un bon candidat pour un traitement relativement nouveau appelé stimulation cérébrale profonde . Il décrit comment une petite électrode serait implantée dans une zone spécifique de votre cerveau, où il fournirait de courtes impulsions d'électricité. Ces impulsions électriques, il explique, modifierait les schémas d'activité de votre cerveau responsables des symptômes de votre maladie.
Vous décidez de subir la chirurgie nécessaire à l'implantation du dispositif, et quelques semaines plus tard, la différence est étonnante. L'activation de la stimulation électrique réduit immédiatement vos tremblements musculaires et restaure votre contrôle sur les mouvements fins. Bien que votre maladie soit toujours présente, vous pouvez maintenant gérer ses symptômes beaucoup plus efficacement.
Ce scénario est bien réel pour les dizaines de milliers de personnes dans le monde qui ont été implantées avec un dispositif de stimulation cérébrale profonde (DBS). Dans cet article, nous apprendrons exactement comment le DBS fonctionne pour obtenir ses effets thérapeutiques. Nous explorerons également quelles conditions peuvent être traitées avec DBS et examinerons les risques et les limites de cette forme de traitement.
Sur la page suivante, nous découvrirons les origines de la stimulation cérébrale profonde et découvrirons comment la technologie derrière DBS a pu progresser si rapidement.
Partage de la technologieLes progrès dans le développement de dispositifs DBS implantables ont progressé rapidement, grâce à une technologie existante similaire :les stimulateurs cardiaques. En réalité, ces deux appareils sont si similaires dans leur conception que les appareils DBS sont souvent appelés stimulateurs cérébraux.
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Au début des années 1950, les médecins ont constaté que la lésion, ou détruire, des zones spécifiques du cerveau pourraient aider à traiter certains troubles du mouvement. Lorsque les zones du cerveau impliquées dans le trouble ont été lésées, les symptômes se sont souvent améliorés. Bientôt, Les chirurgies lésionnelles sont devenues un traitement standard pour réduire les problèmes de contrôle moteur causés par des conditions telles que la maladie de Parkinson.
Malheureusement, la chirurgie lésionnelle n'était pas une solution idéale. Ils n'étaient pas toujours efficaces pour réduire les symptômes négatifs, et parfois, ils ont entraîné des effets secondaires dommageables. L'un des principaux problèmes des chirurgies lésionnelles est que leurs effets ne peuvent pas être annulés; une structure cérébrale lésée est définitivement détruite. Par conséquent, les effets secondaires indésirables sont généralement irréversibles.
Dans les années 1970, une nouvelle thérapie médicamenteuse pour les troubles du mouvement a été introduite. Traitement avec le nouveau médicament, appelé lévodopa , pourrait être utilisé pour contrôler certains des mêmes types de symptômes que la lésion, mais sans la chirurgie cérébrale risquée. Le traitement par la lévodopa a rapidement remplacé les chirurgies lésionnelles, principalement en raison des avantages qu'elle procure aux patients. L'un des avantages était les dosages qui pouvaient être ajustés en fonction des besoins individuels.
Après plusieurs années, cependant, le traitement à long terme par la lévodopa a causé de nouveaux problèmes. Le cerveau finit par compenser les effets des médicaments. Le résultat était souvent grave. Les patients développaient de nouveaux problèmes de contrôle des mouvements qui étaient considérés comme pires que les symptômes d'origine.
Puis, à la fin des années 1980, une nouvelle découverte a été faite. Les experts ont découvert que les mêmes effets causés par la lésion du tissu cérébral pouvaient être obtenus en stimulant le tissu avec des impulsions électriques inoffensives. C'était une découverte passionnante, car les effets de la stimulation électrique sont totalement réversibles. En réalité, lorsque la stimulation est désactivée, le cerveau reprend son comportement normal. Semblable aux traitements médicamenteux, les médecins pourraient adapter la stimulation électrique aux besoins exacts de chaque patient. Contrairement aux traitements médicamenteux, la stimulation électrique a pu être localisée de sorte que seules les parties prévues du cerveau soient affectées.
Des traitements par stimulation cérébrale profonde (SCP) ont été utilisés à titre expérimental pendant plusieurs années, et des résultats de traitement positifs ont été observés. En 2002, l'utilisation de DBS pour des conditions telles que la maladie de Parkinson a été approuvée par la Food and Drug Administration (FDA). La DBS reste le traitement standard pour plusieurs troubles cérébraux similaires à, et y compris, Parkinson.
Dans la section suivante, nous vous montrerons à quoi ressemble un dispositif DBS implantable et découvrirons le fonctionnement de chaque pièce.
Le saviez-vous?En 1817, un médecin britannique, Dr James Parkinson, a été le premier à décrire une maladie qui présente les caractéristiques suivantes :
La maladie était, comme vous l'avez peut-être deviné, nommée maladie de Parkinson. Pour qu'un patient soit diagnostiqué avec la maladie de Parkinson, au moins deux des symptômes ci-dessus doivent être présents. Si d'autres symptômes inhabituels sont présents, un diagnostic alternatif peut être nécessaire [source :The National Parkinson Foundation].
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Un dispositif implantable de stimulation cérébrale profonde délivre des impulsions électriques soigneusement contrôlées à des zones du cerveau précisément ciblées impliquées dans le contrôle moteur. Avec l'aimable autorisation de Medtronic, Inc. Un dispositif implantable de stimulation cérébrale profonde (DBS) est composé de trois parties principales :le électrode , les un générateur de pulsion et le extension . Voici ce pour quoi chaque partie de l'appareil est conçue :
Les électrode est un petit appareil en forme de pointe (imaginez la prise pour une paire d'écouteurs) qui est implanté profondément dans la région du cerveau impliquée dans les symptômes de la maladie. La surface de l'électrode comporte quatre plots métalliques utilisés pour transmettre des impulsions électriques. Ces impulsions électriques sont petites et ne stimulent le tissu cérébral qu'à proximité de l'électrode. Cela permet à la stimulation électrique de cibler spécifiquement uniquement la région du cerveau la plus proche de l'endroit où l'électrode est implantée.
Les un générateur de pulsion (également appelé le stimulateur) est un petit, dispositif en forme de boîte qui génère les signaux électriques qui sont envoyés à l'électrode. Le générateur d'impulsions est généralement implanté sous la peau dans un espace proche de la poitrine du patient. Il comprend une batterie avec une durée de vie allant de deux à sept ans. Les modèles électriques sont générés en impulsions marche-arrêt rapides délivrées à de très hautes fréquences - généralement plus de 100 fois par seconde. Ce n'est qu'à ces hautes fréquences que la stimulation aide à réduire les symptômes indésirables.
Le dernier composant d'un dispositif DBS implanté est le extension , qui est simplement un câble isolé qui transporte les signaux électriques du générateur d'impulsions à l'électrode implantée dans le cerveau. Faire passer une partie de l'appareil DBS à travers la peau créerait un risque d'infection, ainsi, le chirurgien creuse généralement un petit chemin sous la peau du générateur d'impulsions à l'électrode.
Les patients reçoivent généralement un appareil portatif qui utilise un aimant pour communiquer à travers leur peau avec le générateur d'impulsions. Cela permet au patient de contrôler les doses de stimulation électrique qu'il reçoit. Un médecin fixe la gamme des doses de stimulation dans certaines limites, mais c'est en fait le patient qui affine le réglage de l'appareil en fonction de ses propres besoins.
Maintenant que vous savez quelles pièces composent un appareil DBS, Voyons comment il produit l'effet désiré.
À qui profite DBS ?Selon la clinique de Cleveland, les patients diagnostiqués avec un trouble du mouvement ne sont pas automatiquement éligibles pour une chirurgie de stimulation cérébrale profonde. Alors, qui est candidat ? Tout patient qui :
Avant de continuer, nous devrons revoir quelques faits sur le cerveau. Vous savez peut-être déjà que le cerveau est divisé en de nombreuses zones spécialisées, chacun étant responsable de différentes tâches. Il existe des régions distinctes de votre cerveau qui jouent un rôle dans le contrôle des mouvements musculaires, la mémoire et même les émotions. Ces régions distinctes du cerveau travaillent ensemble pour atteindre des objectifs plus vastes. Lorsqu'une blessure ou une maladie empêche une région du cerveau de jouer son rôle, les objectifs plus larges pourraient ne pas être atteints.
Un bon exemple en est le ganglions de la base . Les noyaux gris centraux sont un groupe de structures cérébrales qui travaillent ensemble pour aider à contrôler les mouvements du corps. Comme les mouvements sont planifiés et coordonnés dans le cerveau, des informations sous forme d'activité cérébrale électrique circulent entre les structures des noyaux gris centraux. Chaque structure joue un rôle dans la modification et l'affinement des informations pour aider à affiner les mouvements musculaires. Lorsqu'une partie des noyaux gris centraux est altérée, le flux normal d'informations est altéré. Des problèmes de contrôle de mouvement généralisés en sont souvent le résultat, comme dans le cas de la maladie de Parkinson.
Pour savoir où intervient la stimulation cérébrale profonde, tenons-nous en à l'exemple des noyaux gris centraux.
Comme mentionné ci-dessus, le flux électrique normal de l'activité cérébrale dans les noyaux gris centraux est perturbé par les effets de la maladie de Parkinson. Le but d'une électrode DBS implantée est de contrer cette activité cérébrale anormale, le modifier d'une manière qui diminue les symptômes de la maladie.
L'électrode accomplit cela en ciblant l'une des nombreuses structures possibles au sein des noyaux gris centraux. Pour la maladie de Parkinson, c'est le plus souvent le noyau sous-thalamique (STN) . Une électrode de stimulation cérébrale profonde implantée dans le STN envoie des impulsions électriques, modifier son comportement. En modifiant le comportement du STN, l'électrode modifie finalement toute l'activité cérébrale que le STN affecte normalement. Cela rend l'électrode DBS très influente, puisque le STN est l'une des nombreuses structures des noyaux gris centraux qui travaillent toutes ensemble.
Cela semble assez simple, droit? Bien, ce que les experts n'ont pas encore entièrement déterminé, c'est exactement comment le DBS influence les structures cérébrales qu'il stimule – bien qu'il existe plusieurs possibilités probables. Par exemple, les signaux électriques à répétition rapide émis par l'électrode DBS peuvent agir pour bloquer l'activité cérébrale irrégulière. Dans ce scénario, les effets de la stimulation électrique peuvent être considérés comme une porte bloquant certaines voies d'informations corrompues. Une autre possibilité est que le modèle régulier d'impulsions électriques provenant de l'électrode DBS implantée agirait pour remplacer les flux irréguliers d'informations. En d'autres termes, la stimulation électrique du dispositif DBS agit pour noyer les schémas anormaux de l'activité cérébrale.
L'histoire complète de la façon dont DBS obtient ses effets est probablement beaucoup plus complexe. Il est probable que le même schéma de stimulation cérébrale profonde affecte différentes parties de la même structure cérébrale de manière complètement opposée. Bien que les mécanismes de DBS ne soient pas encore complètement élaborés, les médecins ont suffisamment d'expérience dans l'utilisation du DBS pour être sûrs de son innocuité et de son efficacité.
Maintenant que vous avez une idée du fonctionnement d'un appareil DBS, Voyons comment il est implanté dans le cerveau.
Quiz IRMLes appareils d'IRM sont couramment utilisés pour étudier le cerveau. Découvrez ce que vous en savez sur eux dans notre Quiz IRM .
Les IRM sont utilisées pour aider le chirurgien à localiser avec précision les structures dans le cerveau du patient. Luis Carlos Torres/iStockphoto L'un des objectifs les plus difficiles pour un chirurgien implantant un dispositif de stimulation cérébrale profonde est d'implanter en toute sécurité l'électrode à l'emplacement cible précis dans le cerveau. Parce que le cerveau de tout le monde n'a pas la même forme, la tâche de localiser et d'accéder à une structure cérébrale spécifique sans perturber les structures environnantes nécessite l'utilisation d'outils et de techniques spéciaux.
Un outil standard utilisé pour la plupart des chirurgies cérébrales délicates est un cadre stéréotaxique . Cet appareil est essentiellement une structure métallique qui maintient la tête du patient très immobile et donne aux médecins un point de départ stable pour effectuer leurs mesures. Le chirurgien s'appuiera également sur des techniques d'imagerie sophistiquées pour aider à localiser des structures spécifiques dans le cerveau. Par exemple, le chirurgien peut s'appuyer sur l'imagerie par résonance magnétique (IRM) ou l'imagerie par tomodensitométrie (CT scan), qui peuvent tous deux être vaguement considérés comme des scans à rayons X en trois dimensions.
Le meilleur moyen pour le chirurgien de s'assurer que l'électrode est au bon endroit est d'allumer l'appareil et d'observer ses effets sur les symptômes du patient. Pour cette raison, le patient est généralement maintenu éveillé pendant la partie d'implantation des électrodes de la chirurgie. Parce que le cerveau lui-même n'a pas de récepteurs de la douleur, le patient ne ressentira aucune douleur. Seule une anesthésie locale est nécessaire pour engourdir l'endroit où un petit trou est fait dans le crâne. Le patient devra également cesser l'utilisation de tous les médicaments avant la chirurgie. Cette exigence est telle que les effets de la stimulation électrique seule sur les symptômes de la maladie puissent être observés.
Une fois l'électrode bien en place, le générateur d'impulsions est implanté ailleurs dans le corps du patient où il y a plus d'espace. D'habitude, c'est dans un endroit dans la poitrine du patient. Comme le patient n'a plus besoin d'être éveillé, le patient est placé sous anesthésie générale pour cette partie de la chirurgie. Une autre étape impliquée dans la chirurgie consiste à tunnel un fil sous la peau du générateur d'impulsions à l'électrode dans le cerveau.
Quelques jours après l'opération, les médecins allument l'appareil de stimulation cérébrale profonde et le programment en fonction des besoins individuels du patient. Différents aspects du schéma de stimulation électrique, comme sa force d'impulsion, forme et fréquence, peut être ajusté si nécessaire. Le patient est également tenu de venir tous les quelques mois afin que les médecins puissent ajuster ce schéma pour assurer des performances optimales de l'appareil.
Écoutez votre cerveauParfois, le chirurgien identifie les structures cérébrales à l'aide d'une technique supplémentaire, connu comme enregistrement par microélectrode . Dans cette technique, une électrode au bout d'un fil très fin est passée à travers différentes zones du cerveau, où il est capable d'enregistrer les schémas électriques des structures cérébrales environnantes. Ces schémas électriques peuvent être convertis en sons, permettant au chirurgien d'écouter l'activité cérébrale entourant l'électrode. Différentes structures cérébrales ont des modèles uniques d'activité électrique, et un neurochirurgien expérimenté peut distinguer ces structures simplement en écoutant ces schémas.
L'acteur Michael J. Fox assiste à "A Funny Thing Happened On The Way To Cure Parkinson's" -- une soirée-bénéfice pour la Fondation Michael J. Fox pour la recherche sur la maladie de Parkinson. Matthew Peyton/Getty Images Le DBS est peut-être le plus connu dans le traitement de la maladie de Parkinson. L'acteur éminent Michael J. Fox a contribué à faire connaître la maladie de Parkinson au public lorsqu'il a révélé son diagnostic de maladie. Le tremblement essentiel et la dystonie sont deux autres troubles du mouvement qui sont également couramment traités avec le DBS. Le tremblement essentiel est caractérisé par des tremblements pendant les mouvements musculaires et est en fait le trouble du mouvement le plus courant aux États-Unis. Habituellement, les médicaments seuls sont suffisants pour traiter les tremblements essentiels, mais parfois les cas graves nécessitent un traitement par DBS.
La dystonie est un trouble entraînant des contractions musculaires indésirables. Notamment, la chirurgie d'implantation DBS est réalisée différemment dans le cas de la dystonie. Parce que les patients atteints de dystonie sont incapables de supprimer les mouvements de la tête et du cou qui font partie de leurs symptômes, les patients doivent être placés sous anesthésie générale pendant la chirurgie d'implantation des électrodes. Comme nous l'apprendrons plus tard, cette situation peut rendre l'implantation correcte des électrodes plus difficile pour le médecin.
La maladie de Parkinson, le tremblement essentiel et la dystonie sont tous des troubles du mouvement qui partagent des symptômes traitables par stimulation DBS aux noyaux gris centraux. Le DBS peut également être utilisé sur des régions du cerveau situées en dehors des noyaux gris centraux pour traiter d'autres affections causées par une fonction cérébrale anormale. L'utilisation la plus courante de la DBS est en fait pour le traitement de la douleur chronique.
DBS a également montré des résultats prometteurs dans le traitement expérimental d'autres conditions, y compris le syndrome de Gilles de la Tourette, sclérose en plaques (SEP), dépression, épilepsie et trouble obsessionnel compulsif (TOC). Il existe également un large éventail d'autres applications futures possibles pour la thérapie de stimulation cérébrale profonde. Le traitement de certains types de maux de tête, la dépression et même l'obésité ne sont que quelques-unes des applications possibles de la DBS actuellement explorées.
Nous avons vu à quoi ressemble un appareil DBS et quelles conditions il peut traiter, mais quels sont certains des risques et des effets secondaires ?
Recherche et résultatsEn 1998, la célébrité Michael J. Fox a annoncé publiquement qu'il avait reçu un diagnostic de maladie de Parkinson en 1991. Depuis ce temps, il a ensuite fondé la Fondation Michael J. Fox pour la recherche sur la maladie de Parkinson. Au moment de la publication de cet article, la fondation a levé plus de 120 millions de dollars pour le développement de traitements contre la maladie de Parkinson.
La chirurgie requise pour implanter un dispositif DBS est une procédure coûteuse et potentiellement risquée que les médecins ne recommanderont que pour certains patients. Tout d'abord, le patient doit être en bonne condition physique et capable de supporter le stress causé par une intervention chirurgicale lourde.
Il est également important de s'assurer que la thérapie DBS aura de bonnes chances de produire des résultats efficaces. Une indication que DBS sera un traitement efficace est si les symptômes du patient répondent à la thérapie médicamenteuse. Les thérapies médicamenteuses agissent sur certaines des mêmes voies cérébrales que la DBS, donc si les médicaments ont un bon effet, la stimulation cérébrale profonde pourrait également être bénéfique.
Alors à quel stade faut-il envisager la stimulation cérébrale profonde ? La plupart des spécialistes s'accordent à dire que l'implantation de la DBS devrait avoir lieu après que les thérapies médicamenteuses commencent à produire leurs effets secondaires négatifs, mais avant que le patient ne commence à ressentir une diminution importante de sa qualité de vie. La qualité de vie est parfois mesurée par la capacité du patient à effectuer les activités de la vie quotidienne.
Le patient doit également avoir des attentes réalistes concernant les résultats de la thérapie DBS. Il doit être clair pour le patient que la DBS n'est pas un remède pour son état, mais plutôt un traitement qui pourrait soulager les symptômes de la maladie. Bien sûr, le patient doit également être pleinement conscient des risques et des effets secondaires possibles liés à l'implantation de la DBS.
Bien que la DBS soit généralement reconnue comme un traitement très sûr, toute intervention chirurgicale majeure - en particulier la chirurgie du cerveau - comporte certains risques. L'un des risques majeurs est l'hémorragie, ou des saignements excessifs causés par des dommages aux vaisseaux sanguins. Le tissu cérébral est très délicat, et naviguer dans le cerveau pour implanter un dispositif peut être difficile. La probabilité de dommages majeurs dus à une hémorragie est faible, mais en cas d'hémorragie, les complications qui en résultent peuvent être graves et permanentes.
L'infection est un autre risque associé à la chirurgie d'implantation de DBS. Les problèmes causés par l'infection sont généralement légers et traitables, mais parfois les infections peuvent causer de graves problèmes. Un autre risque qui mérite d'être mentionné est la casse de l'appareil. Les ruptures du fil de rallonge ou le mouvement de l'électrode de stimulation sont deux des principales causes de défaillance de l'appareil.
Les effets secondaires causés par la stimulation électrique de l'électrode DBS varient d'un patient à l'autre et comprennent généralement des problèmes de contrôle sensoriel ou moteur mineurs. Les effets secondaires psychologiques peuvent inclure des changements d'humeur ou des sentiments de dépression. Heureusement, tous ces effets secondaires sont généralement temporaires ou peuvent être inversés en désactivant la stimulation. Dans la plupart des cas, le médecin peut ajuster les schémas de stimulation électrique de l'appareil pour minimiser les effets secondaires.
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Affaire risquée...?Toute forme de chirurgie cérébrale comporte des risques, et la stimulation cérébrale profonde ne fait pas exception. En plus des risques et effets secondaires énumérés ci-dessus, la procédure d'implantation elle-même comporte également des risques. Quelques autres problèmes de santé et effets secondaires de la stimulation cérébrale profonde sont répertoriés ici :
Dans un effort pour traiter la maladie de Parkinson, certains patients qui ont subi une chirurgie de stimulation cérébrale profonde se sont retrouvés avec d'autres effets secondaires indésirables. Ces effets varient en sévérité des attaques de panique, troubles de la parole et troubles du mouvement, jusqu'au suicide [source :MayoClinic.com].
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Sources
