脊髓电刺激疗法

脊髓电刺激疗法（Spinal Cord Stimulation，SCS）脊髓电刺激疗法是将电极植入脊柱椎管内，以脉冲电流刺激脊髓神经治疗疾病的方法。

早在1943年Martin对脊髓痛以直流电的效果进行了观察，1965年Melzack和Wall提出闸门控制学说以后，Shealy等人发现对猫的脊髓后索给以50Hz的方波电刺激后，疼痛刺激被抑制，1967年开始临床应用，治疗6名病人，全部病人的疼痛得到缓解或消失。

当时他们是在全麻下切除椎板，将电极植入蛛网膜下腔。

1971年以后，日本学者下地恒毅首先将电极改进为植入硬膜外间隙，取得了同样的止痛效果，降低了严重并发症的发生率。

SCS在早期曾称为刺激镇痛疗法(stimulation-produced analgesia )。

70年代末以来尤其是近10年以来，随着设备的不断改进、成功率和长期疗效不断提高，该方法逐渐在西方国家推广。

全国人口不足1千万的比利时，在1983年至1992年的十年间，共植入了700套SCS系统。

截止到1994年，在欧洲治疗周围血管梗阻性疾病（PVD）的患者就超过了7000例。

但该方法有创伤性，病人不易接受，故其应用范围受到限制，目前一般把它作为各种顽固性、难治性或其它方法无效的疼痛症的最后一道保守治疗方法。

一、物理特性与TENS相似。

波型主要有单相方波、不对称双相方波等。

频率一般在10~120Hz之间（早期的蛛网膜下腔刺激的频率可达100 ~500Hz，现已不用），波宽为0.1~1.0ms。

二、生理作用和治疗作用（一）镇痛1. 镇痛机制：SCS和TENS都是根据闸门控制学说而发展起来的，二者的镇痛机理相似。

但对SCS的研究明显比TENS少。

早期的研究证明SCS治疗后P物质（CCK、VIP、神经紧张素等）含量明显变化，而最近数年的的研究显示GABA能神经元高度参与了SCS的镇痛机制。

SCS所刺激的神经元（纤维）--脊神经背根、脊髓后角神经元、脊髓丘脑束与SCS的镇痛作用有关。

Chandler认为SCS的止痛机制是降低了脊髓丘脑束中与细传入纤维相关联的神经元的活动，而SCS引起的感觉异常是因为激活了脊髓丘脑束中与粗传入纤维相关联的神经元。

Hunter等观察到SCS能促进背角初级神经元和Ⅰa神经元的逆行性活动（antidromic activation），缩短运动神经元的潜伏期，增加动作电位的产生机率。

Meyerson等所做的小鼠单神经病试验发现，SCS刺激10~20min后，反射弧中感受器和传入神经的阈值明显升高，并持续到停止SCS刺激后30~60min。

一般认为，SCS的镇痛机制有几个方面：①刺激脊髓后索产生的逆行性冲动和顺行性痛觉冲动发生冲突；②脊髓后索的逆行性冲动激活了脊髓后角的闸门控制系统，使疼痛冲动不能上传；③刺激脊髓后索的上行冲动在丘脑、皮层产生干扰作用；④高级中枢下行抑制通路的激活；⑤内源性镇痛物质的参与。

2. 临床应用：主要用于顽固性慢性疼痛，很少用于急性疼痛。

（1）急性疼痛：由于急性疼痛可以用药物、手术、TENS等方法控制，很少需用SCS治疗。

但日本有人在全身麻醉手术中和术后以SCS止痛，效果很好。

他们采用经皮穿刺导管电极，频率12~50Hz、波宽1ms、电流强度2~8V，持续刺激到术后17hr，结果术后第一天21%的患者不需用镇痛药物，其余患者的镇痛药用量明显减少。

术中应用SCS的另一个好处是能轻度降低血压和减慢心率。

（2）慢性难治性疼痛（chronic intractable pain）：是SCS的最大的适应证。

①腰背痛：这是SCS治疗最多的病症，其中又以腰椎手术失败综合征（failed back surgery syndrom , FBSS , 主要是腰椎间盘突出症术后疼痛）为主。

比利时曾对1983~1992年全国SCS治疗的所有疾病统计，其中腰背痛占61.4%。

另2项回顾性研究表明腰背痛占SCS 治疗的疼痛性疾病的45%左右（Lazorthes Y等，1995）。

SCS对慢性难治性腰背痛的早期效果令人鼓舞，但长期效果还不够理想。

在早期疗效方面，1994年美国Johns Hopkins大学的一项研究很有代表性。

他们采用前瞻性随机对照的方法，将曾手术失败的慢性腰痛病人（FBSS）分为SCS治疗组与再手术组，观察期半年，如效果差则相互改换治疗方法。

结果SCS组需要改换手术的人数大大少于再手术组需改换SCS 治疗的人数，说明SCS的短期疗效好于手术。

LeDoux报告SCS治疗腰痛1个月后有效率（疼痛减轻50%以上）在90%以上，1年后降低为76%。

Hieu PD等人给77例曾经手术治疗无效的顽固性腰痛患者予以SCS治疗，平均随访42月后，疗效好占63.6%、一般占22%、差和失败占14.4%。

综合各种报道，一般认为长期治疗（2年以上，最长达20年）的有效率在50~70%之间。

②其它疼痛：许多研究表明，SCS对疱疹后神经痛、幻痛、周围神经损伤、三叉神经痛、癌痛、血栓性脉管炎、脊髓损伤、反射性交感性营养不良等痛症均有不同程度的镇痛效果。

Shimoji K观察了SCS对454例痛症的早期治疗（1年内）效果，11.5%的患者完全止痛，71.1%的患者部分止痛（疼痛减轻30%~100%），1.3%的患者疼痛加重。

11.5%的患者完全不需镇痛药物，57.9%的患者需要的镇痛药物用量减少。

效果最好的病种是癌痛和灼性神经痛，其次是糖尿病神经病变的疼痛，效果较差的是疱疹后神经痛、血栓性脉管炎和肋间神经痛综合征（需要指出的是，SCS很少用于癌性疼痛和急性疼痛）。

幻痛和慢性脊髓损伤性疼痛的疗效最差，Cioni B治疗了25例，早期有效率为40.9%，3年后只有6人（18.2%）疼痛能减轻50%以上。

North RG报道320例各种疼痛患者中，171人能坚持治疗7年以上，平均随访7.1年时的有效率为52%。

1995年Lazorthes等总结了过去20年他们治疗的692例各种疼痛的疗效，治疗1个月的有效率为86%，长期治疗（2~20年，平均10年）有效率降为54%，由于设备和方法的改进，1984年以来治疗的病例长期疗效为60~68%。

（二）治疗心绞痛70年代初期以来，治疗心绞痛一直是SCS的研究重点，每年均有不少文献报道。

短期疗效很好，有效率常常可达100%，患者胸痛发作次数、疼痛程度、硝酸甘油的摄入量、心电图ST段降低程度明显减轻，运动试验的运动耐量和运动终点时间增加，心功能提高，生活质量改善。

长期治疗的效果也令人满意。

下表的数据很有代表性：表3-11-1 SCS治疗心绞痛的疗效每日发作次数每日硝酸甘油摄入片数运动耐量时间（秒）运动终点时间（秒） ECG 上ST段降低(mV) 静息冠脉血流量( ml/min/100 g) 血流储备（%）血流不均匀性（%）治疗前 3.7±1.7 2.8±2.2 358±165 215±115 0.17 115±29 146±43 20.1±3.8 治疗6周后 1.4±1.0 1.1±1.2 493±225 349±213 0.09 127±31 122±39 17.4±2.6 P ＜0.01 0.01 ＜0.01 0.02 0.04 0.31 0.04 0.04（引自 Hautvast RW, et al. Am J of Cardiology, 1996; 77: 462-467）SCS治疗心绞痛具有明显的社会经济利益，丹麦曾经做了一项调查，以SCS治疗可为严重心绞痛患者每人每年节约56 489丹麦开朗的支出，其中包括节省住院医疗费用和家庭照料开支。

SCS能降低冠心病患者的死亡率和疾病恶化率。

Jessurun观察了57例难治性心绞痛患者（曾行PTCA术、冠状动脉旁路手术）以SCS治疗后，需要外科介入或改变治疗方案的病情恶化发生率下降了33~83%，年病死率为6.5%（随访4年），与稳定型心绞痛病人的病死率相似。

在SCS的应用初期，人们认为SCS既能镇痛，就可能掩盖心肌缺血包括急性心肌梗塞的危险症状。

但目前的研究证明SCS是安全有效的，不会掩盖和增加心肌缺血的危险性。

Mannheimei C观察到SCS能使诱发心绞痛时的心率升高（即心脏能耐受的运动负荷增加）、心电图改善，但一旦出现心绞痛，其心电图表现和心肌乳酸盐代谢物水平均与无SCS刺激时出现心绞痛的表现一样。

Andersen对50例SCS治疗的患者进行长期跟踪，5年内有10人发生急性心肌梗塞，其中9人有典型的胸痛症状，说明SCS没有掩盖心肌梗塞的表现。

Sanderson 则对23例患者随访4~5年，其中2人出现心肌梗塞，3人死亡，但均不是猝死，对该组患者而言，病死率是较低的。

SCS治疗心绞痛的机理，与三个方面有关：一是直接镇痛作用；二是增加心肌血液灌注；三是与β受体阻滞剂的作用相似，能降低心肌耗氧量。

不过也有些研究者没有发现心肌灌注增加或耗氧量降低。

如表3-11-1，SCS治疗后心肌总血液灌注（冠脉血流量）没有明显增加，但心肌血流变得均匀些，即其不均匀性（heterogeneity）减轻，使缺血的心肌组织的血流灌注相对增加。

（三）改善外周血液循环早在70年代初动物试验证明SCS刺激后肢体动脉血流量增加，1976年Cook首先用SCS 治疗下肢血管阻塞性缺血溃疡，但效果不佳。

1981年Niglio取得了成功，患者的溃疡愈合、疼痛消失。

以后不断有人报道，对严重的硬皮病、糖尿病、血栓性脉管炎、雷偌氏综合症等所致的肢体缺血溃疡，虽然其它保守治疗方法和交感神经切除无效，甚至重建外科方法也不能奏效的，SCS治疗仍能取得较好效果。

Mingoli A等人治疗了76例用药物和手术均无效的下肢动脉梗阻性疾病，全部患者均有跛行、疼痛、足部坏死，平均随访26个月后，75%的患者疼痛得到控制，32例（42%）肢体保存，39%的坏死面积小于3cm2的患者伤口完全愈合，44例（58%）截肢。

作者认为溃疡面积小于3cm2的患者疗效好，适宜SCS治疗。

Horsch S 和Claeys L报道177例药物和手术均无效的患者，SCS治疗前已有63例出现下肢干性坏疽（Fontaine’s Ⅳ期）。

平均观察3年后，110例（62.1%）疼痛减轻75%以上，肢体保存；11例（6.2%）疼痛减轻50~75%，肢体保存；56例（31.7%）无效而截肢。

4年后肢体保存率仍有66%。

虽然治疗时踝动脉收缩压无变化，但未截肢者的足背皮肤氧张力（TcPO2）明显升高，说明SCS能改善肢体微循环。

开始治疗的头3个月内能使TcPO2升高50%以上，提示疗效好。