方向性脑深部电刺激技术:一项双盲对照初步临床研究介绍

2018-07-06 10:01 来源:丁香园 作者:
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序言

对不同靶点进行脑深部电刺激后可以极大地改善患者各种与神经相关的症状,然而,在目前的程控过程中,程控医生在调节参数时会发生各种各样的副作用,由于副作用的产生,限制了达到最佳治疗效果所需的最佳电流量。计算机模型显示通过减小电极体积并增加特定方向的电流刺激可以提高脑深部电刺激的有效性。

研究介绍

在本研究中,作者比较了方向性刺激电极与全方向刺激电极的治疗效果,共入组 11 名帕金森患者(植入靶点为 subthalamic nucleus,STN)和 2 名特发性震颤患者(植入靶点为 ventralis intermedius,VIM),方向性电极可在 3 个方向进行刺激。文章引入「治疗窗」的概念,「治疗窗」指在这个窗口中有正向治疗效果而没有产生副作用的电流区间,除此之外该研究还采用计算机有限元模型对比了方向性电极和全方向电极在刺激过程当中所激活的组织体积。

研究方法

总计 13 位受试者,帕金森患者 11 名(8 名男性,3 位女性,年龄 33-72 岁,平均年龄 59 岁),特发性震颤患者 2 名(全为男性,年龄分别为 54 岁和 67 岁)。

本研究帕金森病患者的入选标准:

1. 年龄 18-75 岁;

2. 已被确诊为原发性帕金森病,并伴有运动并发症至少 2 年;

3. 多巴胺能药物治疗后 UPDRS-III 至少改善 30% 以上(震颤为主的患者除外)

特发性震颤患者的入选标准:

1. 年龄 18-80 岁;

2. 被确诊为特发性震颤至少 2 年;

3. 由于震颤导致的功能残疾,并且在手术前药物不能有效控制至少 3 个月以上;

排除标准:

1. 伴有痴呆、具有自杀倾向的抑郁症、癫痫、凝血症等疾病;

2. 体内已植入电子或电磁植入物(如人工耳蜗、心脏起搏器);

3. 之前做过与治疗帕金森和特发性震颤相关的外科手术;

4. 具有可能干扰本研究流程的生理或心理缺陷;

5. 怀孕或酒精、药物滥用;

本研究还剔除了那些由于手术微毁损作用在测试期间或之前,基线状态的僵直或震颤大幅减轻或消失的患者。

方向性电刺激设备

为本研究特殊制造的 DBS 电极由 Aleva Neurotherapeutics SA 生产,包含 6 个方向性触点,方向性电极触点尺寸为 1 mm×1 mm,另外电极还有 2 个全方向触点,纵向触点间距为 0.5 mm,电极直径 1.3 mm,详见图 1。

image1.png

图 1 方向性电极尾部示意图:A 为 3D 展示图,B 为纵向展示图,给出了电极触点间距直径以及方向性触点的尺寸,C 为轴位示意图,显示每个方向之间的角度分布。

分次方法——有限元分析

image2.png

图 2 方向性电极在丘脑底核(STN)中两种刺激模式比较,左图为全方向刺激模式,总电流强度为 3mA(每个方向 1mA),右图为方向性刺激模式,刺激方向为 STN 的后侧部,电流强度 1.8mA,此方向可以避免刺激到内囊。

image3.png

图 3 方向性电极在丘脑腹中间核(VIM)中两种刺激模式比较,左图为全方向刺激模式,总电流强度为 3mA(每个方向 1mA),右图为方向性刺激模式,刺激方向为 VIM 的前部,电流强度 1.8mA,此方向可以避免刺激到感觉丘脑。

结果

除一名患者外,所有植入方向性电极的患者疗效均优于植入全方向电极的患者,所有植入方向性电极的患者均找到了一个最佳的电刺激方向。最佳方向电刺激的治疗窗明显大于第二个方向(P = 0.003)和第三个方向(P = 0.002)的治疗窗。与全方向刺激相比,方向性刺激的治疗窗要宽 41.3%(P = 0.037),最佳刺激方向上的有效刺激电流为 0.67mA(0.3-1.0mAh),比全方向刺激的电流少 43%(P = 0.002);计算机模型显示全方向刺激激活的组织体积为 10.3 mm3,而方向性刺激的组织体积仅为 4.2 mm3; 

结论

无论是在 STN 还是在 VIM,由于方向性电极较小的刺激范围,反而能有效增加治疗窗的区间、避免副作用的发生、降低所需刺激电流的强度。方向性刺激每个刺激方向观察到的副作用与电极附近结构的解剖位置产生的副作用相吻合,这种新型的治疗方法打开了脑深部电刺激的一扇门,然而仍需更多的植入数据来确证以上发现的这些结论。

参考文献:Claudio Pollo, Andres M. Lozano, etc. Directional deep brain stimulation: an intraoperative double-blind pilot study[J]. Brain, 2014, (137): 2015-2026

编辑: 高薇

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