DEEP BRAIN STIMULATION: NEW TREATMENT OPTIONS IN

27
Epileptologia, 2008, 16: 27-40
Deep brain stimulation:
new treatment options in drug-resistant epilepsies?
Głęboka stymulacja mózgu – nowe możliwości terapii
w padaczkach opornych na leczenie?
Heinz-Gregor Wieser, Dominik Zumsteg
Neurology Clinic, University Hospital Zürich
Summary
Introduction. In the last years armamentarium of nonpharmacological treatment of the epilepsies has been
enriched by some „experimental” therapeutic approaches like radiosurgery, in particular treatment with Gamma-Knife, transcranial magnetic stimulation, cell transplantation, and Deep Brain Stimulation (DBS). Most of
these new treatment options are considered to be palliative procedures for pharmacotherapy resistant epilepsy patients not qualifying for curative resective epilepsy surgery.
Aim. To present and discuss the available results and
safety of DBS methods in epilepsy.
Discussion. Evidence from experimental animal studies suggests seizure suppressing effect by neurostimulation techniques applied to cortex or deep brain structures. DBS can be directed to one or several epileptic
foci, to a specific path of seizure propagation, or to a
particular structure with more global modulatory effects. A number of cortical and subcortical structures
have been suggested to be promising targets for DBS.
These targets include the cerebellum, the thalamic nuclei such as the centromedian nucleus (CM), the anterior nucleus (AN) and the dorsomedial nucleus (DM), the
subthalamic nuclei (STN), the caudate nucleus, the mamillary bodies, the amygdala and the hippocampus.
The authors concentrate on the Forel-H field, the STN,
some of the thalamic sites and the hippocampal formation. With the limited data available to date, the therapy appears to be safe, and there is evidence for efficacy of the therapy when delivered either in a continuous
or responsive fashion
Conclusions. DBS carries promise as an attractive additional therapeutic option for epilepsy in the future. For
either type of stimulation there is a need to determine
Część tego rękopisu pochodzi z książki H.G. Wiesera i D.
Zumstega pt. Subthalamic and thalamic stereotactic recordings
and stimulations in patients with intractable epilepsy. John Libbey Eurotext, Paryż 2008.
Parts of this manuscript are from the book Wieser H.G.,
Zumsteg D., Subthalamic and Thalamic Stereotactic Recordings
and Stimulations in Patients with Intractable Epilepsy. John Libbey Eurotext, Paris 2008.
Praca wpłynęła 14.02.2008 r.
Received February 14, 2008.
Prace przeglądowe • Review papers
1-2008.indd 27
Streszczenie
Wprowadzenie. W ciągu ostatnich lat arsenał niefarmakologicznych metod leczenia padaczki wzbogacił się
o pewne „eksperymentalne” sposoby leczenia, jak radiochirurgia, szczególnie z zastosowaniem noża gamma,
transkranialna stymulacja magnetyczna, transplantacja
komórek i głęboka stymulacja mózgu (DBS). Większość
z tych nowych metod leczenia uważa się za paliatywne,
które znajdują zastosowanie u pacjentów z padaczką
oporną na leczenie, którzy nie kwalifikują się do leczenia
neurochirurgicznego metodami resekcyjnymi.
Cel. Przedstawienie i omówienie dotychczasowych wyników dotyczących skuteczności i bezpieczeństwa metody DBS u pacjentów z padaczką.
Omówienie. Dowody z doświadczalnych badań u zwierząt wskazują na efekt hamujący napady padaczkowe po
zastosowaniu stymulacji kory i głębokich struktur mózgu. DBS może być ukierunkowana na jedno lub wiele ognisk padaczkowych, na specyficzną drogę szerzenia napadów lub wybraną strukturę, wywierając bardziej całościowy wpływ modulujący. Wybrane struktury korowe
i podkorowe mózgu stanowią obiecujące cele dla DBS.
Cele te obejmują móżdżek. Jądra wzgórza, takie jak jądra środkowo-pośrodkowe (CM), jądro przednie (AN)
i grzbietowoprzyśrodkowe (DM), jądra podwzgórzowe
(STN), jądro ogoniaste, ciała suteczkowate, ciało migdałowate i hipokamp. Autorzy skupiają się na polu Forela, STN, niektórych jądrach wzgórza i kompleksie hipokampa. Uwzględniając ograniczoną liczbę danych, terapia DBS wydaje się być bezpieczną metodą, jak również są dowody na jej skuteczność.
Wnioski. Wydaje się, że DBS może stanowić w przyszłości obiecującą i atrakcyjną wspomagającą formę leczenia
padaczki. W przypadku wszystkich rodzajów stymulacji
wskazane jest określenie ich zastosowania w praktyce
2008-03-24 22:46:22
28
Heinz-Gregor Wieser, Dominik Zumsteg
klinicznej. Konieczne jest przeprowadzenie wieloośrodkowych badań obejmujących większą liczbę pacjentów
i dłuższy czas obserwacji zanim metody stymulacji można będzie uważać za wiarygodne w terapii opornej na
leczenie padaczki.
Słowa kluczowe: Głęboka stymulacja mózgu – Padaczka oporna na leczenie – Cele neurostymulacji – Hipokamp – Leczenie paliatywne
Prace przeglĄdowe • Review papers
Introduction
1-2008.indd 28
T
he non-pharmacological treatment of the
epilepsies consists of both curative and
palliative epilepsy surgery, behavioral treatment and dietetic measures such as ketogenic diet. In the last years, this armamentarium has been enriched by some “experimental” therapeutic approaches or therapies “in
evaluation”. The latter include radiosurgery,
in particular treatment with Gamma-Knife
(GK), transcranial magnetic stimulation, cell
transplantation, and Deep Brain Stimulation (DBS). With the exception of amygdalohippocampectomy using the GK technique
(Régis et al., 2004; Wieser, 2008), these new
treatment options are considered to be palliative procedures for pharmacotherapy resistant epilepsy patients not qualifying for curative resective epilepsy surgery. Resective
epilepsy surgery, radiosurgery, transcranial magnetic stimulation, cell transplantation
and Vagus Nerve Stimulation (VNS) will not
be discussed here, but stereotactic epilepsy
surgery will be briefly dealt with because
the extensive knowledge deriving from early attempts to suppress seizures by stereotactic epilepsy surgery is relevant to the renewed interest in neurostimulation for the
treatment of epilepsy.
Stereotactic lesions have been performed
with the goal to prevent seizure spread along
anatomically pre-existing and preferred sei-
how these techniques might be use in clinical practice.
Future mulicenter studies increasing the number and
time of follow-up of patients under stimulation are necessary before stimulation can be considered a reliable
procedure for controlling intractable seizures.
Key words: Deep brain stimulation – Drug-resistant epilepsy – Neurostimulation targets – Hippocampus – Paliative treatment
zure propagating pathways. The most often
used targets were fornix, thalamic nuclei,
Forel-H field, amygdala, hippocampus, and
a variety of „combined” lesions in the limbic system. In general, the expectations in
stereotactic epilepsy surgery with lesions in
these various targets have not been substantiated by the results. Therefore, stereotactic
epilepsy surgery with definitive lesioning is
no longer recommended, perhaps with the
exception of the rarely occurring amygdalar
epilepsy (Siegfried and Wieser, 1988).
Deep brain stimulation (DBS)
S
Cerebellar stimulation
ince the pioneering studies of Cooper and
colleagues to influence epilepsy by cerebellar stimulation (Cooper et al., 1977; Cooper and Upton, 1978; Davis and Emmonds,
1992), numerous attempts have been made
to reduce seizure frequency by stimulation
of various deep brain structures. Scheduled
cerebellar subdural stimulation was well tolerated and effective at reducing seizures in
a small open trial (Cooper et al., 1977), but
these results have not been confirmed in later controlled trials using the same methodology (Wright et al., 1984; Van Buren et al.,
1978), notwithstanding Velasco et al. (2005)
recently reported a significant reduction in
tonic-clonic seizures and tonic seizures over
the long term in a double-blind, randomized
2008-03-24 22:46:22