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Neurological Worsening After Implantable Pulse Generator Replacement

Published online by Cambridge University Press:  13 June 2019

Niraj Kumar
Affiliation:
Department of Clinical Neurological Sciences, Western University, London, Ontario, Canada Department of Neurology, All India Institute of Medical Sciences, Rishikesh, Uttarakhand, India
Aditya Murgai
Affiliation:
Department of Clinical Neurological Sciences, Western University, London, Ontario, Canada
Mandar Jog*
Affiliation:
Department of Clinical Neurological Sciences, Western University, London, Ontario, Canada
*
Correspondence to: Mandar Jog, 339 Windermere Road, A10-026, Professor, Clinical Neurological Sciences, Director, London Movement Disorders Centre, London Health Sciences Centre, Western University, London, ON, N6A 5A5, Canada. Email: mandar.jog@lhsc.on.ca
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Abstract:

Background:

Most of the implantable pulse generators (IPGs) in deep brain stimulation (DBS) used to date are non-rechargeable requiring regular replacements. IPG replacement is a minor surgical procedure, but adverse events including neurological worsening have been reported. In this study, we determine the possibility of neurological worsening after IPG replacement in Parkinson’s disease (PD) cases on chronic DBS therapy (CDT) and its electrophysiological basis along with the therapeutic interventions used to alleviate them.

Methods:

This study is a retrospective chart review of PD cases on CDT followed at London Movement Disorders Centre from January 2010 to December 2016. Included cases were those who underwent one or more IPG replacement.

Results:

A total of 45 PD cases on CDT underwent 62 IPG replacements involving 121 channels. Neurological worsening was observed in 16 (35.5%) cases following 17 (27.4%) IPG replacements, all following dual-channel IPG replacements. Tremor (41.2%), speech (35.3%), and gait (23.5%) worsened most commonly. Deviation from the pre-replacement parameters including voltage and impedance resulting in change in total electrical energy delivered (TEED) was the most common electrophysiological correlate, observed in 82.4% (14/17) IPGs having neurological worsening. This included switched laterality in a dual-channel IPG. Neurological worsening in the remaining 17.6% cases was hardware-related.

Conclusion:

Neurological worsening followed 27.4% of IPG replacements in PD cases on CDT with approximately 82.4% of these being avoidable by carefully monitoring stimulation parameters to match pre-replacement TEED values.

Résumé:

Évolution défavorable de l’état neurologique de patients après le remplacement de leur générateur d’impulsions implantable.

Contexte:

La plupart des générateurs d’impulsions implantables (GII) utilisés jusqu’à présent lors de séances de stimulation cérébrale profonde (SCP) ne peuvent être rechargés, ce qui nécessite des remplacements à intervalles réguliers. Même si le remplacement d’un GII demeure une intervention chirurgicale mineure, des manifestations indésirables, notamment la détérioration neurologique de certains patients, ont été signalées. Dans cette étude, nous voulons donc déterminer, après le remplacement d’un GII, les possibilités de détérioration neurologique de patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Rappelons que ces patients ont entrepris, de concert avec d’autres interventions thérapeutiques, des séances de SCP en vue de réduire leurs douleurs chroniques.

Méthodes:

Nous avons donc passé en revue de façon rétrospective les dossiers de patients atteints de MP et bénéficiant de séances de SCP. Ces patients avaient été suivis au London Movement Disorders Centre de janvier 2010 à décembre 2016. Soulignons aussi qu’ils ont subi un ou plusieurs remplacements de leur GII en cours d’étude.

Résultats:

Au total, 45 patients atteints de MP bénéficiant de SCP visant à soulager leurs douleurs chroniques ont été visés par 62 remplacements de GII impliquant 121 canaux. Une détérioration neurologique a été observée chez 16 patients (35,5 %) à la suite de 17 (27,4 %) remplacements de GII, lesquels ayant tous été effectués à la suite de remplacements de GII double canal. Parmi les aspects s’étant le plus souvent détériorés, mentionnons des tremblements (41,2 %), la parole (35,3 %) et la démarche (23,5 %). Une déviation par rapport aux paramètres de pré-remplacement, ce qui inclut la tension et l’impédance, tous deux pouvant entraîner des modifications à l’énergie électrique totale produite, est apparue comme le corrélat électro-physiologique le plus fréquent. Ce dernier a en effet été observé dans 82,4 % (14/17) des remplacements de GII ayant entraîné une détérioration neurologique. Cela a inclus notamment une latéralité inversée dans le cas de GII double canal. Quant aux 17,6 % des autres cas, la détérioration neurologique peut s’expliquer par le matériel lui-même.

Conclusion:

Une forme de détérioration neurologique a accompagné 27,4 % des remplacements de GII chez des patients atteints de MP et nécessitant des séances de SCP pour soulager leurs douleurs chroniques. Environ 82,4 % de ces cas seraient évitables en surveillant attentivement les paramètres de stimulation pour qu’ils correspondent ainsi aux niveaux d’énergie électrique totale produits avant remplacement.

Information

Type
Original Article
Copyright
© 2019 The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc. 
Figure 0

Figure 1: Box plots showing the median along with the first and third quartiles of the percentage change in voltage (a), impedance (b), and TEED values (c) after IPG replacement in channels with and without neurological worsening, both pre- and post-stabilization. Abbreviations: IPG: implantable pulse generator; n = number of IPG channels; NW: neurological worsening; TEED: total electrical energy delivered. Pulse width and frequency remained unchanged throughout for all patients. No changes from monopolar to bipolar or vice versa were needed.

Figure 1

Figure 2: Algorithm to minimize and manage post IPG replacement neurological worsening in Parkinson’s disease cases on chronic deep brain stimulation therapy. Abbreviations: IPG: Implantable pulse generator; TEED: Total electrical energy delivered.

Supplementary material: File

Kumar et al. supplementary material

Table S1

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