電気による痛みの治療は古くから知られており.1559年にはディオスコリデスがしつこい頭痛を和らげるために海洋魚雷を使用することを報告しています。
Shealeyは1967年.テーパー板切開で脊髄の後柱表面のくも膜下腔に電極を設置し.初めて脊髄を刺激した。 その後.1975年にドゥーリーが経皮的穿刺によって脊髄の背側硬膜外腔に電極を設置する新しい方法を開発した。
初期の刺激装置は.主に高周波駆動の受信機で構成されていた。 1970年代半ばには.コーディスはリチウム電池を電源とする第一世代のパルスジェネレーターを製造していた。 やがて.電極は当初の単極から双極子へと発展していった。 特に注目すべきは.1980年代初頭にJose WaltzとNeuromedが発明した経皮4極電極で.外部センサーを用いて植え込んだ刺激装置の刺激パラメータを損傷なく自由に調整できることが特徴であった。
1970年代後半になると.欧米でSCSが普及した。 医師はSCS法を用いて.ほとんどすべての種類の痛みを持つ何千人もの患者を治療しました。 不適切な患者スクリーニング.移植装置の技術的な不具合.医師の未熟さなどが.受け入れがたい結果を招いたことは確かです。 そのため.SCS方式は1980年代以降.低調に推移していた。 この方法が.非悪性腫瘍の慢性難治性疼痛の治療に再び導入されたのは.ここ10年ほどのことである。
神経生理学的メカニズム
慢性疼痛に対する背側脊髄電気刺激の正確なメカニズムはまだよく分かっていない。 大きな脊髄求心性線維の活性化が重要な役割を担っていることは間違いない。 SCSの効果は.脊髄後角の電気刺激によって誘発される活動電位が尾側に逆伝導することにより.脊髄後角の分節性脊髄の活動が活性化することと.脊髄後角の活動電位が上伝導して脳幹の神経細胞が活性化し.脳幹下制系の活動が活性化することが関係しているとよく言われている。 神経化学的な面では.動物実験により.刺激が脊髄後角の5-hydroxytryptamine.SP.GABAの放出を誘発することが示唆されている。 しかし.動物でのエビデンスは.ヒトでは確認されていません。
臨床的には.脊髄背面の正中線から3mm以内に電極を配置すると最も効果的な刺激が得られますが.一般的には.正中線上の構造物（腰.臀部.会陰など）に適切に電極を配置して初めて最良の刺激が得られると言われています。 正中線からの電極の距離によって.脊髄のレベルや刺激する部位によって異なる刺激効果を得ることができます。 例えば.C2神経節や胸壁.腹壁は正中線から外れた位置にある電極で容易に刺激でき.上肢の刺激は正中線から.あるいは正中線から外れた位置にある側面電極でかなり容易に得ることができる。 両側からの刺激が必要な場合は.電極をできるだけ正中線に近い位置に配置する。 胸髄下部では.側方に配置された電極が前下肢の刺激応答を誘発し.後下肢の刺激応答は正中線に配置された電極からもたらされることになる。 電気刺激により誘発される刺激応答は.原則として.通常.配置レベルから尾側に.時には頭側に広がる。上肢への刺激応答は.胸部中節への刺激で得られているが.この効果は一定ではなく.期待できない。
SCSはすべての種類の痛みに全く同じ効果を発揮するわけではなく.例えばがん性疼痛治療では.進行したがん性疼痛では求心性の刺激が過剰となり.あまり効果がありません。 SCSは安定した噛みしめ痛や焼き付き痛には非常に有効ですが.突発性の痛みには有効ではありません。
装置
電極
刺激電極には.経皮配置型と平板型の2種類があります。 現在の経皮装着型電極は.4接点.8接点.16接点です。 四肢の痛みには1～2個の8接点電極を.内側の痛みには2～3個の8接点電極または16接点電極を使用するのが一般的です。 フラットタイプの電極は.外科的な設置が必要で.錐体骨の切除も最小限で済み.現在では8接点電極が主流となっています。 どちらのタイプの電極も.現代の技術では非常に安全で効果的です。 経皮的ステップの利点は.外科的切開が不要であることと.永久植毛を行う前に患者のスクリーニングができることです。 同時に.経皮的に設置した電極を硬膜外腔の前方に自在に伸ばし.複数の脊髄分節を刺激するテストも可能です。 複数の平行電極を経皮的に挿入することで.痛みのある部位に適した輪郭の刺激電界を形成することができるのです。
パルスジェネレーターとレシーバー
SCSとは.埋め込み型電極から硬膜外腔に矩形波パルスを照射し.脊髄などの神経構造を刺激するものです。 完全一体型のパルスジェネレーターはリチウム電池で駆動し.経皮的テレメトリーで制御され.一度スイッチを入れると患者からの入力は不要になり.患者が常に携帯する小型磁石でオン・オフと刺激パラメータの調節が可能である。 電池寿命は使用モードやパラメーター（電圧.周波数.波長幅など）の選択により異なり.一般的に2～7年です。 プログラム全体の調整は.ドクターの手元にあるプログラムコントローラーで行います。
RFシステムは.体外に携帯するニッケルアルカリ電池を電源とする皮下信号受信機とセンサーで構成されています。 受信機表面の皮膚にセンサーアンテナを設置し.センサーと接続することで.刺激信号を経皮的に伝達することができる。 海外で最も多く使われているのは充電式で.植え込んだパルスジェネレーターを皮膚から充電することで.出力刺激パラメーターを高めつつ.パルスジェネレーターの寿命を大幅に延ばし.患者さんの平均治療費負担を軽減することができます。
挿入方法
電極の挿入は.通常.静脈内鎮静法を用いた局所麻酔で行われますが.時には全身麻酔が必要となることもあります。 試験刺激に対する刺激反応の正確な分布とその動きを特定することは.治療を成功させるための重要なステップであるため.患者は覚醒し.術者に十分協力することができる状態であることが必要です。 一般に.全身麻酔下での電極挿入は.挿入部位がC1-C4髄節である場合.または挿入する部位に外科的切開の既往がある場合のみ必要である。
電極挿入時には.通常.患者さんはうつぶせの状態になります。 電極の設置位置は.電極の硬膜外セグメントが一定の長さを持つように.標的レベルより少なくとも2脊髄セグメント下にあるべきで.これにより安定が容易になり.電極の変位が少なくなる。 臨床的には.腰痛の場合.T12.L1.L2 に電極挿入点を選択でき.上肢の標的点は T4 と 5 節に配置する必要がある。 硬膜外腔の確認にはいくつかの方法があります。 針先が靭帯を通過する際の触覚フィードバックは非常に重要な情報であるが.完全に信頼できない場合もある。 最も一般的な方法は.摩擦抵抗の少ない注射器（使い捨てのプラスチック製注射器は不可）を使用する方法です
を使用して.抵抗の損失を特定します。 また.穿刺針からセルディンガーワイヤーを導入し.その走行パターンや向きをX線光源下で観察することも.正確な位置を特定するのに役立ちます。
電極が脊柱管に入ったことが確認できたら.次の目的は.電極がクモ膜下腔ではなく硬膜外腔に位置しているかどうかを明らかにすることである。 電極がクモ膜下腔にあるときは.ガイドワイヤーはほとんど抵抗なく移動し.左右に大きく振ることができますが.硬膜外腔にあるときは.特殊な操作をしないと前に進めません。 また.クモ膜下腔に電極を設置すると.非常に低い刺激強度で運動や感覚を誘発することができるという現象があります。
手順と電気刺激パラメータ
SCSシステムの正確な埋め込みは.治療の成功の鍵となる要素の一つです。 また.電気刺激のパラメーターを調整し.慎重に経過を観察することも重要な要素です。 刺激応答を感じ始める電圧レベルを表す「認識閾値」.刺激応答が強すぎて不快な感覚を生じたり運動収縮を誘発したりすると感じる電圧レベルを表す「耐性閾値」.耐性閾値と認識閾値の間の電圧差を表す「使用可能範囲」の3つの変数について.システムを埋め込んだ後に決定する必要がある。 使用可能な範囲が広いので.刺激パラメータの選択肢が広がります。
刺激装置を挿入したら，試験刺激を開始する。 試験刺激の目的は，最適な電気刺激パラメータを見つけることと，刺激応答領域が疼痛部位を十分にカバーできるようにすることであり，そうでなければ疼痛緩和を得ることは困難である。
理想的な電極位置と最適な刺激電圧を選択したら.次にその他の電気刺激パラメータを選択する必要があります。 もう一つのより重要なパラメーターは刺激周波数であるはずで.多くの患者は20-1001-Izの周波数を選択するが.時にはかなりの個人差があることも既に知っている。 波幅は.電圧にある程度の影響を与えることができます。 特定の患者さんに最適な刺激パラメータを見つけるのに4-5ヶ月かかることもある
合併症
SCSの最も致命的な合併症は.装着時の神経根や脊髄の損傷.硬膜内血腫による二次的な脊髄圧迫損傷である。
電極の変位は.通常.挿入後数日以内に発生します。 現在使用されている経皮電極では.プレート電極に比べ.脱臼の発生率が著しく高い。
インプラントデバイスにおける感染症の発生率は.0.5％～15％と報告されています。 感染症は通常.インプラントのパルスジェネレーターとRFレシーバー.電極をつなぐワイヤー.そして時には硬膜外腔にも及びます。 感染症は.装着後数日から数年の間に発生し.装置表面の皮膚の持続的な発赤や腫脹.圧迫痛として現れることがあります。 この持続感染の最終的な対処法は.デバイスを完全に除去し.抗菌剤を6週間静脈内投与することである。
難治性の脳脊髄液漏出は.経皮的または切開的なプレート設置後に起こり.頭痛とパルスジェネレータ設置部位への脳脊髄液の蓄積によって特徴付けられる。 簡単な治療法としては.2-3週間.十分に張ったラップバンドを使用させ.パルスジェネレーターとリード線の経路を圧迫させます。 単純な治療がうまくいかない場合は.少量の自己血を脊柱管の硬膜外腔に注入して癒着を促進したり.早期に外科的に漏れを探って修復することもあります。
結論
導入から25年.SCSのアプローチはゆっくりと.しかし着実に進化を遂げ.適応症選別の原則の洗練と技術の向上により.非常に安全で信頼できる慢性疼痛治療の方法となりました。 もちろん.他の治療法と同様.SCSの効果は決して満足のいくものではなく.その長期的な効果を確実に評価することは困難である。 しかしながら.SCSは慢性および難治性疼痛の治療において重要な役割を確立しており.過小評価されるべきではない。