신경교정(의학)
Neuromodulation (medicine)| 신경세포화 |
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신경작용은 "전기자극이나 화학작용제 등 자극의 표적 전달을 통한 신경활동의 변화"이다. 그것은 신경조직 기능을 정상화하거나 변형시키기 위해 수행된다. 신경전달은 자기장(rTMS), 전류, 또는 경막하 공간에 직접 주입된 약물(경막내 약물전달)과 같은 광범위한 전자기 자극을 수반할 수 있는 진화하는 치료법이다. 새로운 애플리케이션에는 유전자 또는 유전자 조절기와 빛(광유전자학)의 표적 도입이 포함되며 2014년까지 이러한 것들은 최소한 포유류 모델에서 입증되거나 인간 최초 데이터를 획득했다.[1] 가장 많은 임상경험은 전기자극이었다.
신경전달물질은 전기적이든 자성이든 신경회로의 흥분성과 발화 패턴을 조절할 수 있는 도파민이나 펩타이드 물질P와 같은 다른 화학적 전달체를 방출하여 신경세포의 모집단에 영향을 줄 수 있는 신경세포 활동을 자극함으로써 신체의 자연적인 생물학적 반응을 이용한다.ts. 또한 신경 요소와의 전기적 상호작용의 작용 메커니즘으로서 신경막에 더 직접적인 전기생리학적 영향이 있을 수 있다. 최종효과는 혼란상태에서 신경망기능의 "정상화"이다. 신경 자극에 대한 추정 작용 메커니즘에는 탈극화 차단, 신경 발화의 확률적 정상화, 축 차단, 신경 발화 각질 감소, 신경 네트워크 진동 억제 등이 있다.[2] 신경 자극의 정확한 메커니즘은 알려지지 않았지만, 경험적 효과로 임상적으로 상당한 적용이 이루어졌다.
그리고 neuromodulation 치료 신흥 기존 또한medication-resistant epilepsy,[3]만성 두통의 고통은 조건에서 응용 프로그램 및 기능 치료 방광과 대장이거나 호흡기 제어(달팽이관 이식과 청성 뇌간 달라붙습니다)과 비전(망막 이식과 같은 감각 결손의 개선에 이르기까지 포함한다.).[4] 기술적 개선에는 최소한의 침습적(또는 비침습적) 시스템에 대한 추세가 포함되며,[5] 자동화된 피드백 제어 기능을 가질 수 있는 더 작고 정교한 장치 및 자기 공명 영상과의 조건부 호환성이 포함된다.[6][7]
신경 조절 요법은 알츠하이머병,[8][9] 우울증, 만성통증과 같은 다른 만성 질환에 대해 연구되어 [10][11]왔으며 뇌졸중으로부터 회복되는 보조 치료법으로서도 연구되어 왔다.[12][13]
침습적 전기 신경 조절 방법
이식 가능한 장치를 사용한 전기 자극은 1980년대에 현대적으로 사용되었고 그것의 기술과 응용은 계속해서 발전하고 확장되어 왔다.[14] 이러한 방법은 전극을 배치하기 위해 작업이 필요한 방법이다. 심박조율기와 유사한 배터리를 가진 자극기도 이식될 수 있으며, 신체 외부에 남아 있을 수 있다.
일반적으로 신경계통은 전류를 전달하며 일반적으로 다음과 같은 구성 요소로 구성된다. 최소 침습적 바늘 기술(일명 경피 리드) 또는 대상(수술적 "패들" 또는 "그리드" 전극)에 대한 개방적 수술적 노출(수술적 "패들" 또는 "그리드" 전극)을 통해 배치된 경막외, 경막하 또는 경막하 전극과 중앙 신경계를 위한 입체적 이식된 펄스 발생기(IPG)이다. 전극 접근 지점으로부터의 거리에 따라 확장 케이블이 시스템에 추가될 수도 있다. IPG는 (자극 매개변수에 따라) 2~5년마다 교체가 필요한 비충전식 배터리를 보유하거나 외부 유도 충전 시스템을 통해 보충되는 충전식 배터리를 보유할 수 있다.
대부분의 시스템은 끊임없는 자극의 전달을 통해 작동하지만, 지금은 장치의 활성화가 간질 발작과 같은 생리적 사건에 좌우되는 이른바 "피드 포워드" 자극이 출현하고 있다. 이 상황에서 장치가 활성화되어 간질 발작을 겪고 있는 피질 부위에 비동기화 펄스를 전달한다. 이러한 피드-포워드 자극의 개념은 표적질병과 신경장애의 생리학적 표지를 발견하여 검증함에 따라 더욱 보편화될 가능성이 높다.[15] 시스템의 감지 및 신호 처리 요구가 전력 효율이 충분할 경우 주문형 자극은 배터리 수명을 연장하는 데 기여할 수 있다. 새로운 전극 설계는 더 효율적이고 정밀한 자극을 산출할 수 있으며, 전류를 덜 필요로 하고 원치 않는 측면 자극은 최소화할 수 있다. 이와 함께 회전과 굽힘 등 동작이 가능한 신체 부위의 납 이주를 막아야 하는 과제를 극복하기 위해 연구자들은 전기 납을 통해서가 아니라 무선으로 재충전되는 작은 자극 시스템을 개발 중이다.[16]
척수 자극
척수 자극은 1980년대 이후 공통적으로 사용되는 침습적 신경 조절 요법의 일종이다. 그것의 주된 용도는 척수에 가벼운 전기 펄스를 전달하는 만성 통증 관리를 위한 가역성 비약물학적 치료법이다.[17] 임시 임상시험 중 50% 이상의 통증 감소를 경험하는 환자의 경우 심장박동기와 마찬가지로 스톱워치 크기의 이식 가능한 맥박 발생기를 트렁크 피부 밑에 놓는 영구 임플란트를 제공할 수 있다. 그것은 자극될 척추 부위에 쌀알만한 크기의 작은 전기 접점으로 이어지는 가느다란 전기 납을 따라 가벼운 자극을 전달한다.[18]
자극은 일반적으로 20–200Hz 범위에 있지만, 현재 10 kHz 자극 열차는 물론 500 Hz "버스트 자극"을 사용하는 새로운 종류의 자극 매개변수가 등장하고 있다. 킬로헤르츠 자극 열차는 인간의 등근성 골절뿐만 아니라 적절한 척수 모두에 적용되어 왔다. 모든 형태의 척수 자극은 라미네이트 절제 후 증후군, 낮은 요통, 복합적인 국소 통증 증후군, 말초 신경증, 말초 신경증, 말초 혈관 질환, 협심증 등 다양한 약리성 신경병 또는 혼합(신피질 및 noiciceptive) 통증 신드롬을 다루기 위한 효능의 정도가 각기 다른 것으로 나타났다.[19]
척수 자극에 대한 일반적인 과정은 하부 흉부 척수에 위치한 경막외 전극에 외부 펄스 발생기를 부착한 적절한 환자의 임시 후행 과정을 포함한다. 전극은 최소 침습적 바늘 기술(일명 경피적 납) 또는 개방된 수술적 노출(수술적 "패들" 전극)을 통해 배치된다.
환자 선발이 핵심이며, 지원자들은 그들의 통증 증후군이 정말로 약물에 내성이 있다는 것을 확실히 하기 위한 의료 검사뿐만 아니라 엄격한 심리 검사를 통과해야 한다.[19] 임플란트 시술에서 회복한 후, 환자는 시스템을 켜고 프로그래밍할 수 있게 된다. 시스템에 따라, 이 프로그램은 고통스러운 대부분의 부위를 덮고 있는 따끔거리는 느낌을 이끌어 낼 수 있으며, 비록 다른 최근의 시스템들이 따끔따끔한 감각을 일으키지는 않지만, 고통스러운 감각들 중 일부를 좀 더 부드러운 마사지 느낌으로 대체할 수도 있다. 환자는 핸드헬드 리모컨으로 귀가시켜 시스템을 끄거나 켜거나 사전 설정된 자극 매개 변수 사이를 전환하며, 후속으로 매개 변수를 조정할 수 있다.
심뇌 자극
1980년대에 개발된 또 다른 침습적 신경계통 치료법은 깊은 뇌 자극인데, 이것은 파킨슨병, 디스토니아, 또는 필수적 떨림에서 운동장애의 증상을 제한하는데 사용될 수 있다.[20] 심뇌 자극은 1997년 미국 식품의약국(FDA)으로부터 파킨슨병에 대한 필수진동, 2002년 파킨슨병에 대한 승인을 받았으며, 2003년 디스토니아 운동 증상으로 FDA로부터 인도주의적 장치 면제를 받았다.[21] 그것은 2010년 유럽에서 특정 종류의 중증 간질 치료를 위해 승인되었다.[22] DBS는 의학적으로 난치성 정신질환인 우울증, 강박장애, 난치성 분노, 치매, 그리고 병적인 비만에 대해 아직 연구 중이지만 가능성을 보여주었다. 투렛 증후군, 토르티콜리스, 지각성 이상증에도 가능성을 보였다. DBS요법은 척수 자극과 달리 대상 병리학에 따라 중추신경계 표적이 다양하다. 파킨슨병의 경우 중추신경계 대상에는 비탈상핵, 구상체 팔리두스 내핵, 시상하부의 복측 중간핵 등이 포함된다. Dystonias는 종종 복측 탈라믹 그룹의 일부인 Globus Palidus interna를 목표로 하는 임플란트에 의해 치료된다. 앞쪽 쇄골은 간질의 대상이다.[23][24][21]
DBS 연구대상은 우울증용 cg25, 우울증용 내부캡슐의 앞쪽 팔다리 및 강박성 강박장애(OCD), 센트로메디아/파라픽리스, 센트로메디아 탈라믹 핵 및 OCD용 아탈람 핵, 거식증, 투렛 증후군, 핵침착증후군을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 그리고 복측 선조체 또한 우울증과 고통에 대한 검사를 받았다.[24][21]
기타 침습 전기법
- 달팽이관(Cochlea)이나 청각신경이 손상되거나 없어져 달팽이관(Cochlear Implant)을 사용할 수 없는 사람에게 소리의식을 제공하는 청각 뇌관 삽입물
- 기능적 전기 자극(FES)
- 부랑 신경 자극(VNS)[25]
- 저손실 신경 자극, 수면 무호흡증이[26] 있는 일부 환자의 선택사항
- 요실금 치료를 위한 경골신경 자극(PTNS).
- 말초신경자극(PNS, 척추나 뇌를 넘어 신경의 시뮬레이션을 의미하며 후두신경이나 천골신경자극이 포함된다고 볼 수 있다)
- 후두신경자극(ONS)
- 천골신경자극(SNS) / 천골신경계절(SNM)
비침습 전기법
이 방법들은 신경계의 기능을 변화시키기 위해 외부 전극을 사용하여 전류를 신체에 공급한다.
방법에는 다음이 포함된다.
- 초전도직류자극(tDCS)[13]
- 경피 전기 신경 자극(TENS) 및 TENS의 처방 변형 경피적 피부 패턴 자극(TAPS)
- 전기충격요법(ECT)
비침습 자석법
신경계절의 자기 방법은 일반적으로 비침습적이다: 조직의 자기 투과성이 공기와 비슷하기 때문에 자기장이 체내에 들어갈 수 있도록 하는 수술은 필요하지 않다. 즉 자기장이 매우 쉽게 몸을 관통한다는 것이다.
두 가지 주요 기법은 모두 자기장 강도의 변화를 이용해 체내 전기장과 이온 전류를 유도한다는 점에서 연관성이 높다. 그러나 접근법과 하드웨어에는 차이가 있다. rTMS에서 자극은 높은 진폭(0.5–3 테슬라)을 가지며, 초점 자기장을 통해 낮은 복잡성과 해부학적 특수성에 도달한다. tPEMF에서 자극은 낮은 진폭(0.01–500 millitsla)을 가지며, 높은 복잡성과 해부학적 특수성은 신호의 특정 주파수 성분을 통해 도달한다.[27]
침습 화학적 방법
화학적 신경작용은 항상 침습적이다. 왜냐하면 약물은 신체의 매우 특정한 위치에서 전달되기 때문이다. 비침습적 변종은 예를 들어 태블릿을 삼키는 것과 같은 전통적인 약리 요법이다.
역사
신경계의 전기 자극은 길고 복잡한 역사를 가지고 있다. 일찍이 20세기 후반의 심뇌 자극의 실무자(델가도, 히스, 호스부치)가 있었다. 역사[28] 검토는 Hariz 등)이 이용 가능한 기술에 의해 제한되었다. 히스는 1950년대에 아구체적 영역을 자극하고 행동변화에 대한 상세한 관찰을 했다. 1965년 벽과 멜작의 게이트 이론과 함께 통증 인식에 대한 새로운 이해가 제시되었다.[29] 비록 지금은 지나치게 단순화된 것으로 여겨지지만, 이 이론은 작은 신경 섬유로부터 오는 통증 전달은 더 넓은 접촉 신경 섬유를 따라 경쟁하는 전송에 의해 오버라이드될 수 있다, 즉 "폐쇄"될 수 있다는 것을 고수했다. 그러한 개념을 바탕으로 1967년, 통증 조절을 위한 최초의 등지 기둥 자극기가 서부 예비 의과대학의 Norm Shely 박사에 의해 증명되었는데, 케이스 기술대학 대학원생인 Tom Mortimer가, Medtronic사의 심장 신경 자극기에서 개조한 디자인을 사용하였고, 그는 거기서 샤를로를 하는 전문적인 지인이 있었다.회로도를 빨갛게 하다 1973년, 호스부치는 심뇌 자극의 시대를 맞아 지속적인 전기적 자극을 통해 마취 돌로로사의 보존적 안면 통증을 완화시킨다고 보고했다.[14]: 13–16 [30][31]
이 수십 년 동안의 제한된 임상 경험에도 불구하고, 그 시대는 기술이 신경 조절에 있어 가지고 있는 역할의 입증에 주목할 만하며, 현실적이든 인지적이든 다양한 문제에 대한 심층 뇌 자극에 대한 몇몇 사례 보고가 있다. 델가도는 소의 패혈부위 임플란트로 신경교화의 힘과 행동을 무디거나 변화시키는 전기자극의 능력을 넌지시 암시했다. 인간에게 있어서 이러한 '행동적 수정'에 대한 추가적인 시도는 어렵고 신뢰성이 거의 없었으며, 그 시대부터 중추신경계 신경계통의 전반적인 진행 부족에 기여했다. 난치성 통증 증후군에 대한 시도는 더 많은 성공을 거두었지만, 다시 기술의 질에 의해 방해받았다. 특히, (접점 루프의 끝부분을 유지하는) 소위 DBS "제로" 전극은 허용할 수 없는 고장률을 가지고 있었고 개정은 유익성보다 더 많은 위험을 안고 있었다. 전반적으로 전기 자극을 "행동 수정"에 사용하려는 시도는 어려웠고 신뢰성이 거의 없어 DBS의 개발이 더디게 진행되었다. 난치성 통증 증후군을 DBS로 해결하려는 시도는 더 많은 성공을 거두었지만, 다시 기술의 질에 의해 방해받았다. 지금까지 난해한 문제들을 해결하기를 바랐던 많은 의사들이 보다 전문화된 장비의 개발을 모색했다. 예를 들어 1960년대에 월의 동료인 빌 스위트는 이식 가능한 말초신경 자극기를 만들기 위해 엔지니어 로저 에이버리를 영입했다. 에이버리는 에이버리 컴퍼니를 시작했는데, 에이버리 컴퍼니는 이식 가능한 자극기를 여러 개 만들었다. 1983년 퇴임 직전 그는 1977년 이 주제에 대한 회의 이후 의료기기 규제에 나섰던 FDA가 요청한 DBS 만성통증 관련 자료를 제출했다. 메드트로닉과 Neuromed 또한이 있었지만 보도에 따르면, 그러면 모든 표시 de-approved다 DBS에 미국 식품 의약청에 만성적인 고통에 대한 임상 데이터를 제출하지 않았지만 환자들 그 잠재적인 환자의 크기에 치명타가 될 것인지를 평가에는 접하기 힘들었던 복잡한 안전성과 효과 임상 실험을 느꼈다는 심부 뇌 자극 장치를 만들었다.[14]:13–16[30][31일]
그러나 프랑스 등에서는 이 시기에 가까운 시기에 DBS가 파킨슨병 등 운동장애의 운동 증상을 조절하기 위해 뇌핵의 병변을 대신하여 조사를 받았으며, 1990년대 중반에 이르러 이 가역성 비파괴성 자극요법이 적절한 환자에게 DBS의 주된 적용대상이 되어 프로그레스(progres)를 늦추게 되었다.질병으로 인한 이동 장애의 시온과 장기간 증가하고 있는 의약품 사용으로 인한 부작용을 감소시킨다.[32]
운동장애를 해결하기 위한 신경계통 개발과 병행하여 달팽이관 임플란트는 기능적 결손을 해소하기 위해 넓은 상업단계에 도달한 최초의 신경계통으로, 내이에 있는 감각세포(실리아)가 없거나 손상되어 청각장애가 있는 사용자에게 건전한 인식을 제공한다. 달팽이관 삽입에 사용되는 전기 자극에 대한 접근은 곧 한 제조업체인 보스턴 사이언티픽 사에 의해 만성 통증 조건의 척수 자극 치료에 사용될 전기 납의 설계를 위해 수정되었다.[14]: 13–16
전기 치료제와의 관계
글로벌 제약사 글락소스미스클라인은 2012년 자율신경계가 면역체계와 염증성 질환에 미치는 영향을 제약제가 아닌 전기자극을 통해 치료할 수 있는 바이오 전기의학 이니셔티브를 발표했다. 이 회사의 2013년 첫 투자에는 류마티스 관절염 등 염증성 자가면역 질환을 해결하기 위해 신경안정제를 개발하던 소규모 창업기업 셋포인트메디칼이 참여했다.[33][34][35]
궁극적으로, 전기 치료 퀘스트는 질병의 전기-신경 신호를 찾는 것을 목표로 하고 세포 수준에서 실시간으로 더 정상적인 전기 신호를 재생하여 신경 신호를 정상 상태로 유지하는 것을 돕는다. 이전의 신경 조절 치료 방법과 달리, 이 접근법은 큰 신경이나 척수 또는 뇌중추를 자극하는 전기적 납을 포함하지 않을 것이다. 그것은 광유전학이나 새로운 나노기술과 같은 신경계 치료법에서 나타나는 방법들을 포함할 수 있다. 향후 전기치료의 대상으로 논의되어 온 질환 상태와 질환으로는 당뇨병, 불임, 비만, 류마티스성 관절염, 자가면역 장애 등이 있다.[36]
참고 항목
- 알림루이 베나비드
- 뇌 컴퓨터 인터페이스(BCI)
- 브레인게이트
- 국제신경조절학회
- 중재적 통증 관리
- 북미신경조절학회
- 신경교정(저널)
- 신경동토학
- 신경공학
- 신경 자극
- 광유전자학
- 시각 보형물
참조
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