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

daniel.jeanmonod@sonimodul.ch, 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