Spinal Cord Stimulation

Die Spinal Cord Stimulation, kurz SCS, ist ein operatives Therapieverfahren zur Behandlung chronischer Schmerzen. Sie gehört zu den so genannten neuromodulativen Verfahren und ist die am häufigsten angewandte Methode der Neurostimulation.

Der Wirkmechanismus der SCS ist sehr komplex und derzeit (2020) nicht vollständig geklärt. Elektrische Impulse beeinflussen die Neurotransmission über schmerzleitende Bahnen im Rückenmark und damit das Schmerzempfinden. Mittlerweile gibt es unterschiedliche SCS-Methoden, die sich in der Stimulationsweise und in ihrer Wirkung auf die Neuronen unterscheiden.

2.1. Niederfrequente Rückenmarkstimulation

Die klassische, niederfrequente SCS (CF-SCS) spricht vermutlich indirekt periphere (afferente) Nervenfasern an. Schmerzleitende C-Fasern bringen Schmerzimpulse aus der Peripherie zum Rückenmark, während Aβ-Fasern sensible Impulse nach zentral leiten. Diese Fasern projizieren auf die gleichen Neuronen des Rückenmark-Hinterhorns und verhalten sich dabei kompetitiv zueinander.

Bei chronischen Schmerzen existiert eine Überaktivität in der Schmerzwahrnehmung, die sich unterbinden lässt, indem die sensiblen Fasern durch die niederfrequente Stimulation überaktiviert werden. Dadurch werden inhibitorische Interneurone aktiviert, welche spezielle schmerzleitende Neurone (WDR-Neurone) inaktivieren und so die Schmerzweiterleitung zum Gehirn reduzieren. Für den Patienten entsteht dabei eine Parästhesie (Kribbeln) im schmerzhaften Areal, welche das Schmerzempfinden überlagert.

2.2. Hochfrequente Rückenmarkstimulation

Bei der hochfrequenten Rückenmarkstimulation (HF-SCS) werden die hyperaktiven WDR-Neurone im Hinterhorn vermutlich von zentral aus inhibiert. Sowohl in Tiermodellen als auch in klinischen Studien konnte gezeigt werden, dass bei Frequenzen über 5 kHz – und besonders bei Frequenzen von 10 kHz – zunehmend efferente inhibitorische Neurone selektiv aktiviert werden, was zu einer Reduktion der Aktivität der WDR-Neurone führt. Dies bewirkt eine direkte Schmerzreduktion ohne Auslösung von Parästhesien. Da die parästhesiefreie Stimulation auch nachts möglich ist, kann sich die Schlafqualität deutlich verbessern.

SCS-Systeme bestehen üblicherweise aus folgenden Komponenten:

• Elektrode
• Impulsgeber

Es gibt vollimplantierbare (Impulsgeber und Batterie) und teilimplantierbare Systeme (Radiofrequenzempfänger mit am Körper getragener Batterie). Bei den vollimplantierten Systemen unterscheidet man danach, ob die Batterie wiederaufladbar ist. Die Impulsgeber sind programmierbar. Während bei der niederfrequenten SCS die Programme situativ kontinuierlich nachjustiert und an die aktuelle Aktivität (Sitzen, Stehen, Liegen) angepasst werden müssen, ist dies bei der hochfrequenten Therapie nicht nötig. Hier wird zu Beginn der Therapie gemäß eines empirisch validierten Standardalgorithmus stimuliert und auf Grundlage des individuellen Feedbacks des Patienten ein für ihn optimales Stimulationsmuster ermittelt. Anschließend wird das Programm lediglich bei Bedarf im Rahmen der fachärztlichen Nachsorge gewechselt.

Die kritische Indikationsstellung auf der Grundlage einer gründlichen Anamnese und klinischen Untersuchung kommt bei der SCS eine besondere Bedeutung zu, da die Wirksamkeit des Verfahrens entscheidend von der Schmerzentität bzw. -art abhängt.

Essentiell für den Erfolg der Therapie ist darüber hinaus die mittel- und langfristige Compliance des Patienten auf der Grundlage einer suffizienten Aufklärung und eines adäquaten Erwartungsmanagements; denn die Wirksamkeit der SCS darf nicht mit vollständiger Schmerzfreiheit gleichgesetzt werden, welche nicht immer möglich ist. Ist die Entscheidung zur SCS gefallen, werden zunächst die Elektroden implantiert.

4.1. Implantation der Elektroden

Beim dafür notwendigen Eingriff unterscheiden sich die nieder- und die hochfrequente SCS erneut:

4.1.1. Niederfrequente Rückenmarkstimulation

Der Eingriff zur Platzierung der Elektroden für die niederfrequente SCS erfolgt in Lokalanästhesie, ggf. mit zusätzlicher Sedierung. In Bauchlage wird die Stimulationssonde perkutan oder via Laminotomie eingeführt und auf den Rückenmarkhintersträngen platziert. Die Lage der Elektroden wird einerseits unter Röntgendurchleuchtung überprüft. Andererseits muss der Patient dem Operateur während des Eingriffs rückmelden, ob und wo er die Teststimulation als Kribbelparästhesie wahrnimmt. Parästhesie- und Schmerzareal müssen deckungsgleich sein.

4.1.2. Hochfrequente Rückenmarkstimulation

Bei der hochfrequenten SCS lassen sich die zwei Elektroden im Epiduralraum anatomisch platzieren (Th8 – Th12 bei kombiniertem Rücken-Beinschmerz) und die korrekte Lage per Durchleuchtung und Impedanzmessung kontrollieren. Da keine Rückmeldung des Patienten notwendig ist, kann der Eingriff auch in Vollnarkose erfolgen.

4.2. Testphase

Bei beiden Verfahren schließt sich eine Testphase an, in der die Stimulation mit einem externen Impulsgenerator erfolgt. Die Testung kann - je nach Verfahren - von wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen dauern. Als Ansprechen auf die Behandlung wird eine Reduktion der Schmerzen um mindestens 50 % gewertet. Ist dieses Ziel während der Testphase erreicht, wird der Impulsgenerator implantiert und im Gesäß oder im seitlichen bzw. unteren Bauchraum im Unterhautfettgewebe platziert. Anschließend sollte der Patient innerhalb einer fachärztlichen Sprechstunde regelmäßig begleitet werden.

Die SCS ist indiziert bei chronischen Schmerzen, die neuropathisch, ischämisch oder vegetativ-sympathisch unterhalten werden und auf konservative (medikamentöse oder physikalische) Behandlungsmethoden zuvor nicht angesprochen.

Bei Patienten mit rein nozizeptiven Schmerzsyndromen ist eine SCS nicht indiziert. Als Ausnahme gilt jedoch der gemischte Schmerz (Mixed-Pain-Syndrom), der v.a. bei Failed-Back-Surgery-Syndrom (Postlaminektomiesyndrom) und postoperativ nach Implantation einer Endoprothese vorkommt.

5.1. AWMF S3-Leitlinie

Die derzeit (07.2020) noch geltende S3-Leitlinie "Epidurale Rückenmarkstimulation zur Therapie chronischer Schmerzen" befindet sich aktuell in Überarbeitung.^[1] Sie bezieht sich im Wesentlichen auf die klassische, also niederfrequente Rückenmarkstimulation. Aufgrund der technischen Weiterentwicklungen und der neuen Studienlage wird sie von manchen Autoren als überholt eingeschätzt. Die S3-Leitlinie gibt folgende Indikationen der SCS an:

5.2. DGS-Leitlinie

Die Deutsche Gesellschaft für Schmerzmedizin e.V. (DGS) gibt in ihrer 2019 erschienenen Leitlinie folgende Indikationen an:^[2]

Für das elektrische Stimulationsverfahren selbst sind – bis auf die bei der niederfrequenten SCS gewünschten Parästhesien und teils unerwarteten Stromimpulse – bislang (2020) keine Nebenwirkungen festgestellt worden.

Durch die operativen Eingriffe und die Verbindung der Elektroden von innen nach außen während der Testphase kann es zu Infektionen kommen. Ungefähr 3-4 % der Elektroden müssen explantiert werden, ca. 2 % aufgrund von Infektionen und 1 % aufgrund eines Wirkungsverlustes.

Aufgrund der guten Wirksamkeit steigern Patienten häufig deutlich ihre Aktivitäten und ihre Teilhabe am Leben. Dann kann es dazu kommen, dass Elektroden oder auch der Impulsgeber dislozieren, was sich jedoch durch eine Repositionierung beheben lässt.

Ausschlusskriterien für die SCS sind:

• schwere Koagulopathien
• bereits vorhandene Impulsgeber (Herzschrittmacher)
• nicht behandelte psychiatrische Erkrankungen
• Substanzabusus und -abhängigkeit
• eingeschränkte Compliance (bspw. durch ein laufendes Rentenverfahren)
• eingeschränkte Lebenserwartung
• fortgeschrittene maligne Erkrankung
• floride Infektionen im Implantationsareal.

8.1. Wirksamkeit

Die größte Evidenz der SCS besteht für Patienten mit FBSS. Die SCS bewirkt bei diesem Kollektiv im Vergleich zu ausschließlich medikamentösem Management (CMM) auch im längerfristigen Verlauf eine Verbesserung der Schmerzreduktion, der krankheitsbezogenen Lebensqualität und der funktionellen Kapazität.^[3][4] Weiterhin scheint die SCS bei FBSS-Patienten einer erneuten Operation überlegen zu sein.^[5][6]

8.2. HF-SCS vs. CF-SCS

Insbesondere eine groß angelegte randomisierte kontrollierte Studie (RCT) konnte bei Patienten mit chronischen Rücken- und Beinschmerzen eine Überlegenheit der hochfrequenten SCS mit 10 kHz gegenüber der niederfrequenten Methode aufzeigen. Patienten, die mit HF-SCS behandelt wurden, wiesen nach 12 Monaten eine Ansprechrate von ca. 80 % auf, bei CF-SCS betrug die Rate 50 %.^[7]

Eine kleine prospektive, randomisierte Studie konnte bei Patienten mit FBSS keinen Unterschied zwischen den beiden Methoden nachweisen.^[8]

• Kapural L. et al. Novel 10-kHz High-frequency Therapy (HF10 Therapy) Is Superior to Traditional Low-frequency Spinal Cord Stimulation for the Treatment of Chronic Back and Leg Pain: The SENZA-RCT Randomized Controlled Trial, Anesthesiology 10 2015, Vol.123, 851-860, abgerufen am 09.07.2020
• Kapural L. et al. [https://academic.oup.com/neurosurgery/article/79/5/667/2835700 Comparison of 10-kHz High-Frequency and Traditional Low-Frequency Spinal Cord Stimulation for the Treatment of Chronic Back and Leg Pain: 24-Month Results From a Multicenter, Randomized, Controlled Pivotal Trial, Neurosurgery, Volume 79, Issue 5, November 2016, Pages 667–677, abgerufen am 09.07.2020
• Stauss T et al. A Multicenter Real-World Review of 10 kHz SCS Outcomes for Treatment of Chronic Trunk and/or Limb Pain, Ann Clin Transl Neurol. 2019;6(3):496-507, abgerufen am 09.07.2020
• El Majdoub et al. 10 kHz cervical SCS for chronic neck and upper limb pain: 12 months’ results, Ann Clin Transl Neurol, 6: 2223-2229, abgerufen am 09.07.2020
• Amirdelfan K et al. High-Frequency Spinal Cord Stimulation at 10 kHz for the Treatment of Combined Neck and Arm Pain: Results From a Prospective Multicenter Study, Neurosurgery (2019), abgerufen am 09.07.2020
• Sdrulla AD et al. Spinal Cord Stimulation: Clinical Efficacy and Potential Mechanisms, Pain Pract. 2018;18(8):1048-1067, abgerufen am 13.07.2020