Neurophysiologische Effekte unilateraler und bilateraler sakraler Neuromodulation

Zusammenfassung:

Fragestellung: Die sakrale Neuromodulation nach Tanagho und Schmidt ist heute eine Alternative zur Therapie unterschiedlicher Blasenfunktionsstörungen. Enttäuschende Langzeitergebnisse führten zu Modfikationen von Operationstechnik und Stimulationsparameter. Eine Möglichkeit die Effektivität der Stimulation zu steigern, könnte die bilaterale Elektrodenplazierung darstellen. Ein Ziel unserer neurophysiologischen Studien war der Vergleich der Effektivität unilateraler und bilateraler Stimulation. Material und Methode: Die klinische Situation der Sakralforamenstimulation wurde experimentell durch isolierte Stimulation des Sakralnerven S2 nach sakraler Laminektomie nachgestellt. Die Stimulationsantworten wurden von Blase, peripheren Nerven und quergestreifter Muskulatur abgeleitet. Bei 5 Katzen wurde in 105 Stimulationssequenzen die Effektivität unilateraler und bilateraler S2 Stimulation verglichen. Ergebnisse: Die S2 Stimulation induzierte einen dualen Effekt von initialer Blasenexzitation und nachfolgender Blaseninhibition. Dieser Effekt war abhängig von der Stimulationsintensität und -frequenz. Bei unilateraler Stimulation dominierte bei niedrigen Intensitäten (0,8-1,2-facher Schwellenwert für das Auftreten von Kontraktionen der Skelettmuskulatur) und niedrigen Frequenzen (2-5 Hz) die Blasenexzitation. Bei höheren Intensitäten (1,4-2,0-facher Schwellenwert) und höheren Frequenzen (7-10 Hz) herrschte die Blaseninhibition vor. Bilateral appliziert, führten bereits unterschwellige Stimulationsintensitäten (0,8-1,0-facher Schwellenwert), die unilateral noch keine Blaseninhibition auslösen konnten, zu einer kompletten Inhibition der Blasenkontraktion. Diese war im Vergleich zur unilateralen Stimulation im Sinne eines Summationseffektes signifikant ausgeprägter (p < 0,0001). Schlußfolgerungen: Unsere Ergebnisse zeigten, daß bei unilateraler Stimulation eine effiziente Blasenhemmung erst bei Stimulationsintensitäten ausgelöst werden kann, die bereits Kontraktionen von Beckenboden und Fußmuskulatur induzieren. Da diese Kontraktionen in der chronischen sakralen Neuromodulation nicht tolerabel sind, ist in der klinischen Anwendung die unilaterale Stimulation nur bei suboptimalen Stimulationsintensitäten möglich. Im Gegensatz dazu konnte durch bilaterale Stimulation bereits bei unterschwelligen Intensitäten eine effiziente Blaseninhibition induziert werden. In der klinischen Anwendung ist daher durch die bilaterale Applikation der Elektroden nicht nur eine Verbesserung der Erfolgsraten zu erwarten, sondern auch eine Vermeidung unerwünschter Kontraktionen der Skelettmuskulatur sowie eine Reduktion der Gefahr potentieller Nervenschäden und eine Verlängerung der Lebensdauer der Batterie des Neurostimulators.

Abstract

Purpose: To improve long-term results of sacral neuromodulation for the treatment of bladder dysfunctions surgical technique and set-up stimulation parameters must be refined. One modification may be the bilateral introduction of electrodes at the S3 nerves. One aim of our neurophysiological studies was to compare the efficacy of unilateral and bilateral sacral nerve stimulation. Materials and Methods: Clinical sacral foramen stimulation was experimentally reproduced be isolated S2 sacral nerve stimulation in 10 alpha-chloralose anesthetized cats. In 5 cats and 105 stimulations sequences, unilateral stimulation of the S2 nerves sight and left was compared to bilateral S2 stimulation. Stimulation responses were recorded from the bladder, peripheral nerves and striated muscles. Results: Sacral nerve stimulation induced a dual effect consisting of an excitatory and subsequent inhibitory effect on the bladder depending on stimulation intensities and frequencies. Unilateral S2 stimulation produced optimal bladder excitation at intensities between 0.8-1.4-times threshold for the M-response of the foot and frequencies between 2-5 Hz. Bladder inhibition was greatest at higher intensities (1.4-2.0-times threshold) and frequencies of 7-10 Hz. Bilateral application of stimuli below threshold (0.8-1.0-times threshold) revealed a significant increase of bladder inhibition indicating a summation effect of two unilateral stimulations at the same segmental level (p < 0.0001). Conclusions: Our results demonstrate that in respect of bladder inhibition unilateral sacral neuromodulation can only be applied at suboptimal stimulation parameters, since uncomfortable skeletal muscle contractions will limit stimulation at optimal inhibitory intensities. However, bilateral scaral root stimulation can achive effective bladder inhibition at intensities below theshold of muscle twitching. Hence bilateral sacral neuromodulation may be more effective at even lower stimulation intensities preventing possible undesirable side effects, potential nerve damage and improving lifetime of stimulator battery.

Key words:

Bladder - Neurostimulation - Neuromodulation - Sacrococcygeal region - Neurophysiology