Unter dem Begriff „Neuromodulative Schmerztherapie“ wird eine Reihe von minimalinvasiven neurochirurgischen Techniken zusammengefasst, durch die mittels Stimulation von Nervenzellen eine Schmerzunterdrückung bzw. veränderte Schmerzwahrnehmung erreicht  wird.

Diese Techniken stellen eine Ergänzung, manchmal auch eine Alternative zu den medikamentösen Schmerztherapien dar. Typische Anwendungsgebiete sind sogenannte „neuropathische Schmerzen“. Das sind Schmerzen, die auf einer Schädigung von Nervengewebe beruhen. Solche Schmerzen können nach Nervenschädigungen im Rahmen von Unfällen, nach Operationen, aber auch bei fortgeschrittenem Diabetes mellitus, multipler Sklerose oder dem CRPS ( Komplex regionales Schmerzsyndrom / Morbus Sudeck) auftreten. Ebenso kommen neuromodulative  Techniken bei gemischten Schmerzsyndromen zum Einsatz. Dazu gehören Schmerzen nach mehrfachen Wirbelsäuleneingriffen (Failed Back Surgery Syndrom), wenn eine mechanisch behebbare Ursache ausgeschlossen oder ein weiterer operativer Eingriff als unangemessen riskant eingestuft wird.

Zu den neuromodulativen Techniken gehören in erster Linie die epidurale Rückenmarksstimulation ( SCS , Spinal Cord Stimulation) , die Stimulation des hinteren Wurzelganglions ( DRG , Dorsal Root Ganglion Stimulation), die subcutane Feldstimulation und die periphere Nervenstimulation.

Allen Techniken gemeinsam ist die Verwendung kleiner Elektroden in Verbindung mit einem , ähnlich einem Herzschrittmacher, im Unterhautfettgewebe implantierten Impulsgeber.

Die epidurale Rückenmarksstimulation stellt die am häufigsten verwendete Therapieform dar.

Es werden in Abhängigkeit vom Schmerzsyndrom eine oder mehrere Elektroden über eine Hohlnadel auf dem Rückenmark platziert und leichte elektrische Ströme abgegeben. Eine Reihe unterschiedlicher Stimulationsmethoden ermöglicht die Anpassung an den individuellen Patienten. Geeignet sind alle neuropathischen Schmerzformen unterhalb des Kopfbereiches. Bevor man sich für eine dauerhafte Therapie entscheidet wird in der Regel eine sogenannte Teststimulation durchgeführt, um zu verstehen, ob für den individuellen Patienten eine befriedigende Schmerzlinderung erzielt werden kann. Die genauen neuronalen Mechanismen sind dabei weiterhin Gegenstand der Forschung auch der Klinik für Stereotaktische Neurochirurgie. 

Die Wurzelganglionstimulation (DRG) basiert auf ähnlichen Prinzipien, wie die Rückenmarksstimulation (SCS), bietet sich aber eher für scharf umschriebene Schmerzsyndrome an. Ein typisches Einsatzgebiet sind Schmerzen nach Leistenhernie-Operationen. Auch komplex regionale Schmerzsyndrome oder streng monoradikuläre Schmerzen nach Bandscheibenoperationen können von dieser Behandlungsform profitieren.

Die Okzipitalnervenstimulation (ONS)  ist geeignet bestimmte chronische  Kopfschmerzformen (Clusterkopfschmerz, trigeminoautotonome Kopfschmerzen, Okzipitalisneuralgie ) zu lindern.

Unterschiedliche Formen der Neuromodulation, z. B. die Stimulation des 1. und 2. Astes des Gesichtsnerven (periphere Nervenstimulation), können im Rahmen einer Post- Zosterneuralgie, oder  bei einer Trigeminusneuropathie zum Einsatz kommen.

Subcutante Feldstimulation wird zur Behandlung umschriebener Schmerzzonen, z.B. bei Narbenschmerzen nach Operationen  (z. B.: Post -Thorakotmie Schmerz ) verwendet.

In seltenen Fällen, z.B. bei sogenannten zentralen Schmerzsyndromen (z.B. Schmerzen nach Schlaganfällen) kann eine Tiefe Hirnstimulation erwogen werden. Eine Testung dieser Stimulation ist vor einem dauerhaften Einsatz prinzipiell zu empfehlen.

Eine weitere Technik insbesondere bei ausbleibendem Erfolg anderer Verfahren stellt die Motorkortexstimulation dar. Es wird eine flächige Elektrode über dem sogenannten Motorkortex (der Repräsentanz der Bewegungssteuerung auf der Hirnoberfläche) befestigt und, ähnlich der Tiefen Hirnstimulation, zunächst mit einem externen Impulsgeber behandelt. Bei erfolgreicher Teststimulation wird eine dauerhafte Anlage des Stimulationssystems vorgenommen.

Welche neuromodulative Technik bei dem individuellen Patienten zum Einsatz kommt, sollte durch einen entsprechend mit allen Techniken vertrauten Experten festgestellt werden. Dabei kommen Faktoren wie Schmerztyp, Alter des Patienten, Handhabung der Bedienelemente, MRT-Zulassung, Trage- und Programmierkomfort, so wie die Möglichkeit zum Einsatz unterschiedlicher Stimulationsformen zum tragen.

Organschädigende Nebenwirkungen durch Neuromodulation sind, anders als bei medikamentösen Therapien, bis dato nicht bekannt. Dieser Vorteil wiegt besonders, da es sich bei vielen chronischen Schmerzerkrankungen um lebenslang anhaltende Beschwerden handelt, so dass organschonende Verfahren therapeutisch anzustreben sind. Dem gegenüber stehen die geringen gleichwohl vorhandenen Risiken eines operativen Eingriffs. Eine Medikamentenreduktion ist in vielen Fällen möglich, jedoch nicht das oberste Ziel. Letzteres besteht in der angestrebten Verbesserung der allgemeinen Lebensqualität durch eine Schmerzlinderung. Die schmerzlindernden Effekte der neuromodulativen Verfahren beruhen auf  anderen Wirkmechanismen als die, der medikamentösen Therapien. Die Neuromodulation stellt somit eine sinnvolle und evidenzbasierte Erweiterung schmerztherapeutischer Maßnahmen dar.