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文献分享|脊髓刺激的心血管效应:高、低和未知(上)
来源: | 作者:神经调控医生联盟 | 发布时间: 2023-11-27 | 342 次浏览 | 分享到:
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研究目的:心血管控制受损的潜在病因有很多,从慢性压力到神经退行性疾病或中枢神经系统损害。自1959年以来,脊髓刺激(SCS)已被报道可调节血压(BP)、心率(HR)和心率变异性(HRV),但诱导靶向心血管(CV)变化以减轻异常血流动力学的特定刺激部位和参数仍不清楚。为了研究SCS调节CV的能力和参数,我们回顾了使用SCS且报告了HR、BP或HRV结果的临床研究。

研究方法:通过MEDLINE、Embase和PubMed数据库进行了基于关键词的电子检索,最后一次检索日期为2023年2月3日。纳入标准为有无接受SCS干预的受试者的对照研究,且报告HR、HRV或BP结果。排除非英语研究、会议摘要及SCS与非SCS干预比较时未报告SCS独立效应的研究。绘制结果进行目测分析。当可行时,提取受试者特定的刺激参数和效应,并使用普通最小二乘回归进行定量分析。

研究结果:本综述共纳入59项研究;51项研究通过植入/经皮电极提供有创的SCS治疗。8项研究使用了无创经皮电极。我们发现大量报告显示,颈椎、高位胸椎和中低位胸腰椎SCS会增加静息BP,而颈椎/中低位胸腰椎SCS会降低BP。SCS的位置对HR和HRV的影响尚不明确。由于许多出版物中的参数报道不充分,我们无法分析刺激参数。

结论:我们的研究发现CV神经调节,尤其是BP调节,SCS是一个有前景的前沿领域。为评估SCS能否做CV的治疗方式,进一步进行更大的随机对照研究及详细的SCS参数报告是必要的。

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    据报道,脊髓刺激(SCS)可影响患有和不患有心血管疾病的个体的血压(BP)、心率(HR)和心率变异性(HRV),并适用于各种适应症。越来越多的报道称,SCS可以在一定条件下使异常血压恢复正常,如可使脊髓损伤后出现的自主神经反射异常(AD)的BP升高,直立性低血压(OH)的BP降低。

    心血管(CV)系统依赖于响应于由诸如压力感受器、化学感受器和伤害感受器等感受器检测到的刺激的反射通路的激活。这些受体调节自主神经系统的交感/副交感神经平衡,可被神经疾病和其他疾病破坏。

    曾经心脏交感神经-迷走神经平衡是通过HRV频谱分析来测量的,其中高频功率成分(HF)被认为反映迷走神经张力,低频功率成分(LF)反映交感神经活动,比值(LF/HF)代表平衡。然而,由于交感神经激活与LF之间的相关性不佳,LF/HF这种解释已被证明是错误的。尽管如此,HRV分析仍被认为是交感神经-迷走神经活动的近似值。

    有创SCS可通过经皮或外科手术将电极插入脊髓(脊髓内SCS;ISCS)或将电极放在硬脊膜上(硬膜外SCS;ESCS)。无创SCS是经皮刺激(TSCS),通过将表面电极放置在背部中线或脊柱旁区域来实现。将电极放置在目标脊髓节段后,确定可产生预期生理效应的刺激参数(幅度、频率、脉宽、波形)。

    不幸的是,诱导特定CV变化的最有效SCS方法仍不清楚。目标脊髓节段和调节BP、HR和HRV的刺激参数(包括静息时和响应于反射通路激活的)仍没有共识。我们尝试回顾SCS的临床研究,以确定在CV控制中断和未中断的各种情况下引起CV效应的特定脊髓节段和刺激参数。脊髓节段和参数的识别可以有效地确定治疗CV功能障碍的患者特异性方案。

研究方法


检索词

(("spinal cord stimulation"或"spinal cord epidural stimulation"或"dorsal column stimulation"或"epidural spinal electrical stimulation")或 (("electric stimulation"或"electrical neuromodulation") 和 "spinal cord")) 和"human"和 ("heart rate"或"tachycardia"或"bradycardia"或"blood pressure"或"hypotension"或"hypertension"或 "cardiovascular"或"cardiac"或"heart"或"rate pressure product")。

    通过MEDLINE、Embase和PubMed数据库进行了基于关键词的电子检索,最后一次检索日期为2023年2月3日。纳入研究选择研究对象为人,干预方式为SCS,对照为未接受SCS治疗,研究结果为报告HR、HRV或BP结果,研究类型为病例对照和病例系列。排除非英语研究、会议摘要和未分析SCS独立效应的对照研究。如果是基于同一患者队列的多项研究,仅在提供不同的干预和/或结局指标时才纳入。

    为进一步分析,对不同适应症人群进行亚组分析,分组:①疼痛,包括慢性疼痛、神经性疼痛、持续性脊柱疼痛综合征(PSPS,以往称为背部手术失败综合征);②心绞痛(包括难治性心绞痛和心脏X综合征[CSX]);③神经创伤/神经退行性疾病,SCI、多发性硬化(MS)、帕金森病、多系统萎缩(MSA);④健康对照(无SCS临床指征)。绘制目标脊髓节段及其对BP、HR和HRV的影响进行视觉分析。

研究结果


    共检索出2226项研究,经筛选最终纳入59项研究(表1)。


    纳入研究中,SCS适应症为心绞痛(n=20,34%)、脊髓损伤(n=18,30%)、疼痛(n=11,19%)、心律失常(n=2,3%)、非典型性帕金森病(n=1,2%)、心力衰竭(n=1,2%)、MS相关症状(n=1,2%)和多系统萎缩(n=1,2%)。一项研究(2%)评估了不同条件下SCS治疗无CV症状患者的结果,三项研究评估了无SCS适应症的个体使用经皮ESCS(n=1,2%)或TSCS(n=2,3%)。

    50项研究使用ESCS(85%), 8项研究使用TSCS(13%),一项研究使用ISCS(2%)。多数研究为前后对照研究(n=39,66%),其余为病例报告(n=7,12%),病例系列(n=6,10%),非随机对照试验(n=1,2%),回顾性队列研究(n=2,3%)和随机对照试验(n=4,6%)。

脊髓节段与静息血压的关系

    在25项报告静息血压的研究中,7项(28%)报告SCS对BP没有影响,其余18项(72%)报告有状态依赖性效应。

    据报道,对大多数脊髓节段施加刺激可以调节静息BP(图1)。在4项对疼痛的研究中,颈段(C3-C7)和中下胸段(T5-T12)刺激可以降低静息BP。在一项回顾性研究中,未标明的颈段和T7-T12胸段的SCS刺激(无论是LF还是HF刺激)都发现仅降低植入前血压>140mmHg的高血压个体的收缩压(SBP)。另一项研究显示,SBP、舒张压(DBP)和平均动脉压(MAP)的降低仅为一过性,在60天内恢复至基线水平。虽然疼痛是一个明显的混淆因素,但一项研究报告称,SCS治疗后血压显著降低,但与疼痛减轻无关,最近的一项回顾性研究发现,疼痛和血压的临床记录之间没有关系。

    在疼痛、神经创伤/神经退行性疾病和心律失常患者以及健康对照者中报告了SCS依赖性静息BP升高。与静息血压升高相关的脊髓节段为C1-C7、T1-T3和T6-S4。一个例外是在心绞痛的研究中,刺激C8-T3脊髓节段时未发现对BP的影响。在三项疼痛研究中,高颈段(C1-C5)、高胸段(T1-T3)和低胸段至腰骶部(T12-S4)脊髓刺激可增加静息血压。在一项心衰的研究中,T1-T4段SCS可以增加静息BP。在7项SCI研究和1项MSA研究中,在有OH、持续性低静息血压或AD的个体中下胸段和腰骶段(T11-S4)的SCS持续增加静息BP。在一项针对SCI儿童的研究中,C6-C7、T12-L2、S1-S4脊髓节段的SCS未显示SBP和DBP的变化。另一项研究中,C4-C6、C7-T1和T11-L2段SCS仅增加DBP和MAP。一项MS研究调查了SCS对静息BP的影响,结果显示T4-T8胸段刺激对静息BP无影响。一项心律失常研究显示,高胸段(T1-T2)的TSCS使BP升高。在健康对照组中,一项研究表明,C3-C5段的TSCS可以增加血压,而另一项研究表明,刺激T3-T5段对血压没有影响。

脊髓节段与静息HR的关系

    共有29项研究报告了静息HR结果;18例(62%)报告SCS对HR无影响;6例(21%)报告SCS治疗后HR降低,5例(17%)报告SCS治疗后HR增加。在不考虑适应症的情况下,刺激大多数脊髓节段对静息HR的影响是不确定的(图2)。

    在疼痛、神经创伤/神经退行性病变和健康对照研究中均报道了静息HP的下降。虽然SCS依赖性静息HR下降相关脊髓范围一般为C1-C6、C8-T3、T4-S5,但许多研究报告了相互矛盾的结果。在三项疼痛研究中,SCS刺激C1-C5、T1-T2、T8-L2节段时静息HR依赖性降低。在其他三项疼痛研究中,刺激相同的脊髓节段并不能调节静息心率。在一项SCI研究中,刺激T12-S4节段降低了四名参与者中的1人的静息心率。与此形成对比的是,三项SCI研究报告没有影响,一项研究报告刺激直立性不耐受患者的C5、T11或T12-S4节段,可以增加其静息HR。在一项针对SCI儿童的研究中,刺激C4-C6、C7-T1和T11-L2节段并没有改变静息HR。一项研究对象包括疼痛和神经创伤/神经退行性病变患者的研究专门调查了SCS对HR的影响,结果显示静息时SCS刺激C5-C6、C8-T3及T4-S5,HR呈依赖性降低。在健康对照组中,仅一项研究报告了刺激C3-C5节段时,静息HR呈SCS依赖性降低。

    在心绞痛和神经创伤/神经退行性病变研究中报告了静息HR呈SCS依赖性增加。对于心绞痛,两项研究报告刺激T1-T3静息HR呈SCS依赖性增加,一项研究报告SCS植入一年后平均HR增加。相比之下,6项研究报告刺激相同节段HR无SCS依赖性改变。在神经创伤/神经退行性病变的研究中,两项SCI研究报告了静息HR呈SCS依赖性增加。在1例出现慢性心动过缓的SCI患者中,损伤平面以上及以下的颈中脊髓电刺激(C4-C5/C6-C7)纠正并维持静息HR。在因脊髓损伤引起直立耐受不良的患者中,腰骶刺激T12-S4脊髓节段可观察到静息心率增加。

    尽管SCS对HR的影响尚不明确,但在两名心肌病患者的病例系列报告中揭示了SCS依赖性节律控制。在这些患者中,刺激C6节段可减少室性心动过速的发作次数。

脊髓节段与静息HRV的关系

    13项研究报告了HRV结果,其中7项(54%)报告了HRV无SCS依赖性效应。其余的研究发现LF和HF或LF/HF比值的各种变化。图3显示了刺激的脊髓节段和所报道的对静息时HRV的影响。

    疼痛、心绞痛、SCI三种适应症,各有一项研究报告了LF呈SCS依赖性改变。疼痛研究中报告,刺激T8-T12节段时LF降低。心绞痛研究仅报告了LF呈SCS依赖性降低,但未标明刺激的脊髓节段。SCI研究报告,刺激T12-S4节段可导致LF呈SCS依赖性增加。

    仅有一项疼痛相关研究报告HF呈SCS依赖性增加,刺激节段为C4-C7和T9-L5。两项研究报告HF呈SCS依赖性降低,一项为疼痛研究,刺激T8-T12阶段,另一项为SCI研究,刺激T12-S4节段。

    在少数疼痛和心绞痛研究中报告了刺激C5-T1和T7-T11节段LF/HF比值呈SCS依赖性降低。一项心绞痛研究报告在刺激C5-T1节段时,LF/HF比值降低。一项疼痛研究报告刺激T7-T11节段LF/HF比值呈SCS依赖性降低。上述发现与其他研究相矛盾,其他研究报告刺激相同节段对LF/HF比值无影响。


(未完待续......)

文献来源:Law M, Sachdeva R, Darrow D, Krassioukov A. Cardiovascular Effects of Spinal Cord Stimulation: The Highs, the Lows, and the Don't Knows. Neuromodulation. 2023 Sep 2:S1094-7159(23)00714-6. doi: 10.1016/j.neurom.2023.07.010. Epub ahead of print. PMID: 37665302.

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