优化腰椎脊神经孔神经靶点刺激的电生理观察研究:脊柱椎间孔刺激是否应为更恰当的分类命名?

【字体: 时间:2026年03月07日 来源:Neuromodulation: Technology at the Neural Interface 3.2

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  为优化难治性慢性疼痛的靶向神经调控,研究人员对腰椎椎间孔区的单极刺激靶点进行了电生理学研究。研究发现,获得最佳镇痛覆盖的电极有75%位于传统影像学定义的“神经节”区域之外,提示椎间孔周围神经结构也参与其中。这挑战了传统的背根神经节(DRG)靶向理念,并支持将此类治疗定义为更广义的“脊柱椎间孔刺激(Spinal Transforaminal Stimulation, STS)”,对提高临床疗效具有重要指导意义。

  
慢性顽固性疼痛,如复杂区域疼痛综合征、幻肢痛等,是严重影响患者生活质量的难题。传统的脊髓电刺激(Spinal Cord Stimulation, SCS)通过产生覆盖疼痛区域的“感觉异常”来缓解疼痛,但常因同时刺激非痛区导致副作用,且对局灶性疼痛的靶向性不足。背根神经节(Dorsal Root Ganglion, DRG)是位于椎间孔内感知伤害性信息传递的“中继站”,近年来已成为一个极有前景的疼痛治疗靶点。临床上,标准的DRG刺激疗法需要在影像学引导下,将电极精准放置在神经节所在的椎间孔区域。然而,一个有趣的现象引起了研究者的注意:在临床实践中,能够为患者带来最舒适、镇痛效果最佳的电极位置,常常并不正好位于影像学推测的DRG上方,而是在其前后。这表明,除了DRG本身,其周围穿过椎间孔的神经结构(如脊神经根)或许同样扮演着重要的治疗角色。这引发了一个根本性问题:我们一直追求的“DRG刺激”,其真正的有效靶点是神经节本身,还是包括它在内的整个椎间孔神经复合体?为了回答这个问题,Philippe Rigoard等研究者开展了一项探索性电生理学研究,旨在通过精确的刺激“绘图”,揭示腰椎椎间孔区的最佳刺激靶点位置及其与影像学定位DRG的关系。他们的研究成果发表在《Neuromodulation: Technology at the Neural Interface》期刊上。
为了探究上述问题,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先,研究对象为7名因慢性顽固性下肢、腹股沟区疼痛而接受了经椎间孔SCS电极植入的患者,共植入12根八触点电极。其次,进行术后影像学分析,通过前后位X光片,将每个电极触点依据与椎弓根的关系分为椎管内(Intraspinal, IS)、椎间孔内(Foraminal, F)和椎间孔外(Extraforaminal, EF)三个区域,并以此推定DRG的可能位置。最后,实施核心的电刺激图(Electro-Stimulation Mapping, ESM) 技术:在标准化的脉冲宽度和频率下,依次激活每个电极进行单极刺激,逐步增加电流强度,分别测量并记录患者的感觉阈值(Sensory Threshold, ST)最佳舒适刺激阈值(Optimal Stimulation Threshold, OT)疼痛阈值(Pain Threshold, PT)。同时,患者使用经过验证的触摸屏软件描绘出每次刺激引发的异常感觉区域,从而客观计算出电极的痛性感觉异常覆盖(Pain Paresthesia Coverage, PPC) 性能指标,包括覆盖疼痛区域的百分比(性能)和刺激感觉区域中覆盖疼痛区的百分比(选择性)。
研究结果主要包含以下几个方面:
1. 刺激阈值与电极解剖位置的关系
研究结果显示,刺激阈值与电极在椎间孔内的轴向位置显著相关。位于椎管内(IS)的电极所需的ST最高(平均2.43 mA),椎间孔内(F)电极次之(平均1.16 mA),而椎间孔外(EF)电极所需的ST最低(平均0.78 mA)。从最外侧(电极1)到最内侧(电极8),刺激阈值呈现出显著的递增趋势。值得注意的是,在75%的植入电极中,观察到了一个突然的振幅急剧增加,这通常标志着电极从EF/F区进入了含有脑脊液(Cerebrospinal Fluid, CSF)的IS区,CSF增加了电极与神经靶点之间的距离,从而提高了刺激阻抗。
2. 最佳PPC电极位置与影像学推定DRG位置不匹配
这是本研究最核心的发现。通过对比分析发现,在提供最佳PPC性能(无论是选择性还是性能指标最高)的电极中,仅有25%位于影像学定义的椎间孔(F)区域内。相反,高达75%的最佳PPC电极位于椎间孔区域之外。统计显示,最佳PPC电极与影像学推定的DRG位置之间没有相关性,两者之间存在平均约7.2毫米的偏移距离。这表明,直接刺激在假定的神经节位置上,并不能稳定地获得最佳的临床镇痛覆盖效果。
3. 不同椎体水平的靶点偏好
进一步分析发现,最佳刺激靶点的位置在不同椎体水平可能有所倾向。例如,在L1水平,75%的最佳性能电极位于椎间孔外(EF);而在S1水平,所有最佳性能电极都位于椎管内(IS)。这提示不同节段的解剖结构差异可能影响了最优刺激位置的选择。
研究结论与讨论部分强调,本研究通过详细的电生理学图谱绘制,挑战了传统上认为必须将电极直接置于DRG上方才能获得最佳疗效的观念。结果表明,脊柱椎间孔刺激(Spinal Transforaminal Stimulation, STS) 可能是一个比“DRG刺激”更恰当、更广泛的术语,因为它更准确地描述了治疗所实际影响的靶区——即包括DRG及其前后的脊神经根在内的整个椎间孔神经复合体。这一发现具有多重重要意义:首先,在临床实践上,它解放了术中对电极位置必须“精准命中”DRG的严苛要求,提示刺激椎间孔前或后区域的神经结构同样有效,这可能降低手术难度并扩大适用人群。其次,在机制理解上,它提示DRG刺激的镇痛机制可能更为复杂,涉及对神经节本身、传入/传出神经纤维等多重结构的共同调制,而非单一靶点作用。最后,在技术发展上,研究揭示了不同设备(如本研究使用的单极不对称波形的传统SCS电极与商业化的双极对称波形的专用DRGS系统)在电极设计、编程模式上的差异可能导致不同的作用机制和临床体验,因此在比较不同研究结果时需要格外谨慎。
当然,作者也指出了本研究的局限性,包括样本量较小、未通过三维磁共振成像精确确认每个受试者DRG的实际解剖位置、以及电极型号和间距存在差异等。这些都为未来研究指明了方向:需要在更大样本、更同质的人群中,结合先进的影像学与电生理学技术进行验证,并进一步探索不同疼痛表型、不同刺激波形对疗效的影响。
总之,这项研究如同一份精细的“神经导航图”,重新描绘了椎间孔区疼痛治疗的靶点 landscape。它不仅为临床医生优化编程和植入策略提供了电生理学依据,也推动了整个领域对神经调控机制进行更深入、更开放的思考。将治疗概念从“DRG刺激”拓展到“脊柱椎间孔刺激”,标志着我们对如何更精准、更有效地驾驭电信号来缓解慢性疼痛的理解,又向前迈进了一步。
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