State-of-the-art nucleare beeldvorming in failed back surgery syndrome: kunnen we de uitkomst voorspellen?

Chronische rugpijn is een gezondheidsprobleem dat mensen van alle leeftijden,
wereldwijs treft. Het is een belangrijke veroorzaker van disability-adjusted
life years (DALYs) wereldwijd (Duthey 2013). Soms is chronische rugpijn het
gevolg van een syndroom dat we failed back surgery syndrome (FBSS) noemen
(Waguespack, Schofferman et al. 2002). FBSS is een aandoening waarmee een of
meerdere wervelkolomingrepen niet hebben kunnen helpen om pijn in de rug, soms
uitstralend naar het been, te verhelpen. Eerdere studies toonden aan dat FBSS
voorkomt in 10-40% van patienten na een wervelkolomingreep (Thomson 2013). De
precieze oorzaak van FBSS is echter onbekend, en er zijn studies die
aantooneden dat in 90-95% van de gevallen, de oorzaak van FBSS niet gevonden
kan worden in de chirurgische ingreep; er lijkt een patiënt-intrinsieke factor
mee te spelen. Als dit inderdaad het geval is, dan was wervelkolomchirurgie in
opzet niet de juiste zorg voor de juiste patiënt (Slipman, Shin et al. 2002).
Beeldvormende technieken zoals MRI scans laten echter geen afwijkingen zijn bij
deze patiënten; hierdoor is functionele beperking echter niet volledig
uitgesloten (Baronio, Baglivo et al. 2020). Een voorbeeld van zo*n onzichtbare
beperking betreft dysfunctie van het sympathisch zenuwstelsel, iets wat
gedocumenteerd is op basis van functionele testen bij FBSS patiënten (Sahin,
Müslümano*lu et al. 2009, El-Badawy and El Mikkawy 2016).

Therapeutische opties voor FBSS zijn er in veelvoud (Amirdelfan, Webster et al.
2017). Opvallend is dat nieuwe wervelkolomchirurgie echter alleen maar lijkt te
leiden tot een lagere kans op klinische verbetering van de pijn (North,
Campbell et al. 1991). Daarom is in de afgelopen decennia veel aandacht besteed
aan neuromodulatie-therapie voor FBSS (Grider, Manchikanti et al. 2016,
Amirdelfan, Webster et al. 2017). Neuromodulatie levert hoopvolle resultaten en
wordt inmiddels meer en meer ingezet als standaardbehandeling voor patiënten
met FBSS (Duy and Anderson 2018). Spinal cord stimulation (SCS) betreft één van
de kostbare neuromodulatie opties (North, Kidd et al. 2007) voor FBSS en is
niet een behandeling zonder risico*s op complicaties (o.a. infectie met
meningitis tot gevolg) (Al-Kaisy, Van Buyten et al. 2014). Daarom blijft SCS
een last-resort behandeling wanneer fysiotherapie en medicatie onvoldoende
soelaas bieden. De effecten van SCS lijken echter ook sterk variërend, met pijn
reducties variërend van 0 tot 88% (Turner, Hollingworth et al. 2010, Al-Kaisy,
Van Buyten et al. 2014). Er is echter geen diagnostische test die het effect
van SCS kan voorspellen.

Een recente studie toonde echter aan dat imaging biomarkers wel een potentiële
rol kunnen spelen binnen neuromodulatie behandelingen. Patiënten met rugpijn
ondergingen Positron Emission Tomography (PET) hersenscans na toediening van de
radiotracer F18-fluorodeoxyglucose (F18-FDG). Met behulp van dit onderzoek
konden onderzoekers de hersenactiviteit van verschillende hersengebieden
bepalen. De PET scan werd gevolgd door een neuromodulatie behandeling genaamd
dorsal root ganglion stimulatie. Het onderzoek toonde aan dat dorsal ganglion
stimulatie hyperactieve hersengebieden betrokken bij de verwerking van
nociceptieve input qua metabolisme kon normaliseren. Klinisch toonde deze
patiënten ook een relevante verbetering in pijn intensiteit (Mehta, Bouchareb
et al. 2020). Andere studies bevestigen dat metabole veranderingen van
hersengebieden een rol kan spelen bij de perceptie van pijn (Moens, Sunaert et
al. 2012, Hashmi, Baliki et al. 2013, Bentley, Duarte et al. 2016). Het gebruik
van F18-FDG PET-CT hersenscans kan daarmee ons begrip van een verstoord glucose
metabolisme in het brein van patiënten met FBSS vergroten. Mogelijk kan deze
vorm van diagnostische beeldvorming zelfs gebruikt worden als voorspeller voor
toekomstige uitkomsten van SCS therapie.

Om die reden stellen wij voor onderzoek te doen naar de waarde van F18-FDG
PET-CT hersenscans ten aanzien van 1) het onderzoeken van hypermetabolisme van
hersencircuits betrokken bij verwerking van nociceptieve informatie en 2) het
ontdekken van imaging biomarkers die ons helpen te voorspellen of SCS therapie
een effectieve optie zal zijn voor toekomstige FBSS patiënten.

Primair doel: Glucose metabolisme van het brein in kaart brengen bij patiënten
met FBSS om imaging biomarkers te ontdekken die de effectiviteit van SCS
behandeling in de toekomst mogelijk maken.

Secondair doel: Verbeteren van begrip van de *pijn neuromatrix* ten einde ons
begrip van de rol van het centraal zenuwstelsel in het ontstaan van FBSS te
verbeteren.

Dit betreft een single-arm prospectief observationeel onderzoek. De intentie
is om 20 FBSS patiënten te includeren die op de wachtlijst staan voor SCS.
Verzamelde data zal worden vergeleken met een database bestaande uit
proefpersonen zonder chronisch pijnsyndroom.

Patiënten worden gevraagd om deel te nemen aan dit onderzoek door hun
behandelaar (pijnarts, verpleegkundig specialist, et cetera) terwijl ze op de
wachtlijst staan voor SCS implantatie. Patiënten die aan de inclusiecriteria
voldoen en meer informatie wensen te ontvangen krijgen een informatiebrief
toegestuurd. Na een periode van 2 weken wordt contact gezocht voor extra uitleg
(telefonisch). Als patiënten daarna nog steeds wensen deel te nemen, zal de
patiënt een informed consent formulier worden toegezonden ter tekening.
Aanvullende vragenlijsten worden meegestuurd met het verzoek deze naar waarheid
in te vullen. De vragenlijsten bestrijken domeinen van pijn intensiteit, pijn
karakter en kwaliteit van leven.

F18-FDG PET-CT neuroimaging wordt uitgevoerd in het Radboudumc, afdeling
beeldvorming (subafdeling Nucleaire Geneeskunde) en zal plaatsvinden tenminste
trwee weken voordat patiënten SCS implantatie ondergaan. F18-FDG PET CT
neuroimaging zal het proces van SCS implantatie niet vertragen.
SCS implantatie verloopt volgens normale standard of care procedures (Cameron
2004, Kumar, Buchser et al. 2007). Deze studie kent geen aanvullende risico*s
ten aanzien van de procedure. Er wordt dus geen proefpersonenverzekering
afgesloten.

Na implantatie van het SCS system krijgen patiënten opnieuw de vragenlijsten
die ze voorafgaand aan de beeldvorming ook hebben ingevuld. Deze vragenlijsten
worden aangereikt 1, 3 en 6 maanden na implantatie. Wanneer het SCS system
wordt verwijderd wegens complicaties (bijv. Infectie), zal de patiënt worden
geëxcludeerd van dit onderzoek. De studieduur bedraagt 6 maanden na implantatie
van het SCS system.

Patiënten die deelnemen aan dit onderzoek ondergaan een F18-FDG PET-CT scan het
hoofd. Hiervoor krijgen patiënten 60 minuten voor beeldvorming F18-FDG
toegediend via het infuus. De scan zelf duurt 5 minuten. Het belangrijkste
gezondheidsrisico voor patiënten betreft de blootstelling aan ioniserende
straling. Hierbij kunnen stochastische effecten optreden waarmee de kans op het
ontwikkelen van kanker minimaal kan toenemen. Bij de blootstelling zoals bij
dit type onderzoek voorkomt is dit risico echter zeer beperkt. Om dit risico
verder te beperken zal met de laagste haalbare dosis worden gescand (ca. 4 mSv;
dit wordt gezien als een minimaal tot lage stralingsblootstelling).

Deze vorm van beeldvorming is de enige methode om de studiedoelen en -vragen te
onderzoeken. Dit onderzoek leidt tot een beter begrip van FBSS, de pijn
neuromatrix en kan mogelijk predictieve biomarkers helpen te vinden. Met deze
biomarkers hopen we onnodige SCS te voorkomen. Dit wordt van groter belang
gezien FBSS op dit moment al een gezondheidsprobleem van format is, terwijl
verwacht wordt dat deze impact alleen maar verder toenemen in aanstaande
decennia (Duthey 2013, Kobayashi, Ando et al. 2018).


Referenties
Al-Kaisy, A., et al. (2014). "Sustained effectiveness of 10 kHz high-frequency
spinal cord stimulation for patients with chronic, low back pain: 24-month
results of a prospective multicenter study." Pain Med 15(3): 347-354.

Amirdelfan, K., et al. (2017). "Treatment Options for Failed Back Surgery
Syndrome Patients With Refractory Chronic Pain: An Evidence Based Approach."
Spine (Phila Pa 1976) 42 Suppl 14: S41-s52.

Baronio, M., et al. (2020). "Genetic and physiological autonomic nervous system
factors involved in failed back surgery syndrome: A review of the literature
and report of nine cases treated with pulsed radiofrequency." Acta Biomed
91(13-s): e2020020.

Bentley, L. D., et al. (2016). "Brain activity modifications following spinal
cord stimulation for chronic neuropathic pain: A systematic review." Eur J Pain
20(4): 499-511.

Berger, A. (2003). "How does it work? Positron emission tomography." Bmj
326(7404): 1449.

Cameron, T. (2004). "Safety and efficacy of spinal cord stimulation for the
treatment of chronic pain: a 20-year literature review." J Neurosurg 100(3
Suppl Spine): 254-267.

Duthey, B. (2013). "Background paper 6.24 low back pain." Priority medicines
for Europe and the world. Global Burden of Disease (2010),(March): 1-29.

Duy, P. Q. and W. S. Anderson (2018). "Two Surgeries Do Not Always Make a
Right: Spinal Cord Stimulation for Failed Back Surgery Syndrome." Yale J Biol
Med 91(3): 323-331.

El-Badawy, M. A. and D. M. El Mikkawy (2016). "Sympathetic Dysfunction in
Patients With Chronic Low Back Pain and Failed Back Surgery Syndrome." Clin J
Pain 32(3): 226-231.

Grider, J. S., et al. (2016). "Effectiveness of Spinal Cord Stimulation in
Chronic Spinal Pain: A Systematic Review." Pain Physician 19(1): E33-54.

Hashmi, J. A., et al. (2013). "Shape shifting pain: chronification of back pain
shifts brain representation from nociceptive to emotional circuits." Brain
136(Pt 9): 2751-2768.

Kobayashi, K., et al. (2018). "Epidemiological trends in spine surgery over 10
years in a multicenter database." European Spine Journal 27(8): 1698-1703.

Kumar, K., et al. (2007). "Avoiding complications from spinal cord stimulation:
practical recommendations from an international panel of experts."
Neuromodulation 10(1): 24-33.

Mehta, V., et al. (2020). "Metabolic Imaging of Pain Matrix Using (18) F
Fluoro-deoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography for
Patients Undergoing L2 Dorsal Root Ganglion Stimulation for Low Back Pain."
Neuromodulation 23(2): 222-233.

Moens, M., et al. (2012). "Spinal cord stimulation modulates cerebral function:
an fMRI study." Neuroradiology 54(12): 1399-1407.

North, R. B., et al. (1991). "Failed back surgery syndrome: 5-year follow-up in
102 patients undergoing repeated operation." Neurosurgery 28(5): 685-691.

North, R. B., et al. (2007). "Spinal cord stimulation versus reoperation for
failed back surgery syndrome: a cost effectiveness and cost utility analysis
based on a randomized, controlled trial." Neurosurgery 61(2): 361-368;
discussion 368-369.

Sahin, N., et al. (2009). "Evaluation of sympathetic response in cases with
failed back surgery syndrome." Agri 21(1): 10-15.

Slipman, C. W., et al. (2002). "Etiologies of failed back surgery syndrome."
Pain Med 3(3): 200-214; discussion 214-207.

Thomson, S. (2013). "Failed back surgery syndrome - definition, epidemiology
and demographics." Br J Pain 7(1): 56-59.

Turner, J. A., et al. (2010). "Spinal cord stimulation for failed back surgery
syndrome: outcomes in a workers' compensation setting." Pain 148(1): 14-25.

Waguespack, A., et al. (2002). "Etiology of long-term failures of lumbar spine
surgery." Pain Med 3(1): 18-22.