帕金森病的深部脑刺激:开发了调整刺激设置的新算法

深部脑刺激(DBS)是帕金森病患者的一种既定治疗方案。在神经外科手术中，两个电极被植入大脑，永久刺激特定的大脑区域。然而，设定增产参数是一个复杂的过程。

Charité-Universitätsmedizin Berlin的一个研究小组开发了一种算法这可能会提高效率。他们的研究发表在《柳叶刀》数字健康，研究人员能够证明，由新开发的算法建议的参数设置可以改善运动症状，与标准护理治疗相当。

帕金森病是仅次于阿尔茨海默病的第二大常见神经退行性疾病。在德国，大约有40万人受到影响，而且由于人口老龄化，这个数字还在增加。除了帕金森氏震颤(一种肢体不自主的颤抖)，影响患者的症状之一是运动控制受损。

“患者感到僵硬，难以开始和停止运动，移动更慢，步态不稳定，这可能导致摔倒，”安德里亚博士Kühn教授说，他是Charité神经病学和实验神经病学部门运动障碍和神经调节单元的负责人。“目前还没有治愈帕金森病的方法，但是深部脑刺激可以显著改善许多症状，尤其是运动症状。”

深部脑刺激(DBS)是一种外科手术，将两个电极植入患者的大脑。这些电极发出微弱的、短的电脉冲，以有针对性的、连续的方式刺激各自的大脑区域。在皮肤下穿行的导线将电极连接到心脏起搏器胸腔，用于设置大量不同的增产参数。

这些参数可以根据帕金森患者的症状单独调整。三个月后外科手术患者来到DBS中心几天，在此期间测试不同的刺激设置，以优化治疗效果。

“刺激设置是在我们特殊的运动障碍病房进行调整的。为了找到一个好的设定，我们分别测试了刺激的效果和不同的副作用电极Kühn教授说。“我们开发了StimFit算法，使这个过程更有效，最终让患者更舒服，”该研究的主要作者简·罗迪格(Jan Roediger)说，他也是Charité神经病学和实验神经病学部门运动障碍和神经调节单元的一部分。

根据患者大脑的放射图像数据，该算法计算出对个体刺激设置的建议，这应该会改善症状。其中需要考虑的最重要的参数是电流强度和电极刺激传递区域的精确定位。

Jan Roediger说:“我们使用开源软件Lead-DBS(另一个Charité开发)，根据图像数据确定大脑中电极的确切位置，然后将其纳入算法。”“下一步是使用超过600个相关刺激设置的数据集来训练我们的算法图像数据以及对症状学的影响。”

为了确定StimFit建议的设置是否可以与临床测试确定的设置相竞争，研究小组对35名帕金森病患者进行了研究。两种类型的刺激设置——由传统临床测试(标准护理程序)创建的个体设置和基于算法的设置——都是连续测试的。

无论是研究参与者还是医学专家知道刺激设置的应用顺序。随后，分别评估并比较两种刺激条件下的运动改善。Kühn教授说:“在两种刺激设置下，患者的一般活动能力和步态都得到了同样好的改善。”

“这是一个非常有希望的结果。未来，基于图像的算法可以显著简化三手操在帕金森病和其他运动障碍中的临床实践。这将使我们能够更充分地利用最新的技术进步，包括用于定向刺激的多触点电极。”

帕金森症状的表现，如不动、步态障碍或不自主震颤，因人而异，在设置大脑刺激器时必须考虑到这一点。研究人员计划在进一步的算法技术优化中考虑到这一事实。他们还致力于开发能够更准确地预测副作用可能性的模型。这将有助于他们改进基于算法的刺激设置和未来的治疗结果，并为进一步的临床试验铺平道路。