《Journal of Neuroscience Methods》：Action tremor kinematics exhibit features of stabilization dysfunction in essential tremor patients
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本研究采用深度学习无标记运动跟踪系统，分析9名ET患者（原发性震颤）在DBS植入手术中13次肢体动作的震颤方向，发现震颤方向与动作方向无显著相关性，但不同于随机向量分布（p<0.01），提示震颤可能参与姿势维持功能。
Madelyn Mendlen | Rex N. Tien | Keanu Chee | Jonathan Platt | Jannika Machnik | Eric Bayman | Chiagoziem Anigbogu | Drew Kern | Steven G. Ojemann | John A. Thompson | Daniel R. Kramer
美国科罗拉多州奥罗拉市科罗拉多大学安舒茨医学校区神经外科系
摘要
背景
动作性震颤在自愿运动开始时出现，是原发性震颤（ET）的常见表现。我们研究了一种新的方法，用于检测自然动作过程中的伸手方向和震颤方向，以阐明这两者之间的关系。
方法
接受清醒状态下深部脑刺激（DBS）植入手术的原发性震颤患者执行了从中心向外伸展的任务，该任务引发了多关节的自然伸展动作，目标为等间距的径向目标。该项目使用基于深度学习的无标记运动跟踪系统来监测三维空间中的运动。为了分析并验证新假设，我们比较了震颤向量（在保持姿势时）的方向与伸手向量的方向，以及每位受试者的其他震颤方向向量。
结果
我们分析了9名受试者的13条肢体记录数据。在任何记录中，震颤方向与之前的伸手方向均无显著相关性（p > 0.05）。观察到的震颤方向分布与随机向量分布存在显著差异（观察到的震颤方向与随机生成向量的概率对比，p < 0.01）。
与现有方法的比较
我们采用的这种无标记震颤测量方法不依赖于加速度计或肌电图，也不需要基准点进行跟踪，而是结合了两个开源Python工具包来利用计算机视觉进行三维姿态估计。此外，我们还测试了一种新的方法来测量震颤方向与运动之间的关系。
结论
我们的研究结果表明，动作性震颤并非由与伸手相关的功能（如制动）产生的振荡引起的，而是与维持姿势稳定的功能相关。
章节片段
引言
原发性震颤（ET）是最常见的运动障碍（Sharma和Pandey，2016年），其特征是出现致残性的动作性震颤。动作性震颤可能出现在自愿运动的各个阶段，包括运动的开始或维持某个姿势的过程中，然而震颤与自愿运动的功能成分之间的关系尚不清楚。尽管临床上将动作性震颤定义为在对抗重力保持姿势时出现的震颤……
研究参与者与招募
参与者（9名：6名男性，3名女性；见表1）来自科罗拉多大学安舒茨医学校区的运动障碍中心，这些参与者均为因医学上难以治疗的原发性震颤而接受VIM靶向DBS手术的成年患者。手术资格根据既定的标准（Munhoz等人，2016年）确定，并由神经心理学、神经学、神经放射学和神经外科领域的专家组成的临床小组进行评估。
结果
在这项研究中，我们从9名受试者（6名男性，3名女性）那里收集了13条肢体记录数据，这些受试者的年龄为68.9 ± 7.5岁（平均值 ± 标准差）。在DBS植入手术过程中，每位受试者的每条记录包含151.5 ± 49.2次伸展动作（平均次数 ± 标准差）。其中7名受试者为右利手，所有参与者均受到震颤的影响。
讨论
我们开发了一种新的震颤检测方法，用于研究ET患者自然动作过程中震颤方向的特征及其一致性。现有的震颤检测方法包括基于深度学习的二维姿态估计（Crevecoeur和Gevers，2019年）、高帧率视频结合加速度计数据（Kelley和Kauffman，2020年），以及Mediapipe手部点跟踪、视频跟踪和智能手机深度测量等技术。
伦理与同意
我们确认已阅读期刊关于伦理出版相关问题的规定，并确认本研究符合这些规定。
资金信息
本研究得到了科罗拉多大学运动障碍中心的支持。
作者贡献声明
Jannika Machnik：写作 – 审稿与编辑，数据管理。
Chiagoziem Anigbogu：写作 – 审稿与编辑。
Eric Bayman：写作 – 审稿与编辑。
Steven Ojemann：数据管理。
Drew Kern：写作 – 审稿与编辑，数据管理。
Daniel R. Kramer：写作 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督，资金获取，正式分析，数据管理，概念构思。
John Thompson：写作 – 审稿与编辑，初稿撰写，监督。
利益冲突声明
我们声明不存在与本出版物相关的已知利益冲突，且本研究未收到任何可能影响其结果的财务支持。
致谢
我们感谢科罗拉多大学运动障碍中心对本研究的支持和资助。
