基于个体束路成像引导的深部脑刺激触点选择用于震颤控制:一项前瞻性临床试验

《Brain Stimulation》:Tractography-guided versus Clinical Contact Selection for Deep Brain Stimulation in Tremor - A Prospective Clinical Trial

【字体: 时间:2026年02月26日 来源:Brain Stimulation 8.4

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  本研究致力于解决深部脑刺激(DBS)术后临床触点选择耗时长、复杂度高的问题。研究人员前瞻性地比较了基于齿状核-红核-丘脑束(DRTT)个体束路成像的触点选择策略与传统临床测试策略对特发性震颤(ET)和帕金森病(PD)患者震颤控制的疗效。结果表明,成像引导策略在震颤控制方面不劣于临床策略,为DBS术后高效、标准化的个体化编程提供了II类证据支持,具有重要的临床转化价值。

  
震颤是运动障碍疾病中最常见且致残的症状之一,主要由帕金森病(PD)和特发性震颤(ET)引起。深部脑刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)是一种行之有效的治疗方法,但其术后疗效在很大程度上依赖于对刺激触点的精确选择。随着新一代DBS设备提供了更多、可进行三维电流导向的触点,基于试错法的临床触点选择过程变得极为耗时且复杂。因此,开发一种基于医学影像指导、能够快速锁定有效触点的高效编程策略,成为了临床实践中亟待解决的问题。
有证据表明,一个被称为齿状核-红核-丘脑束(dentato-rubro-thalamic tract, DRTT)的神经纤维通路,可能在多种疾病的震颤病理生理学中扮演关键角色。这为开发一种跨疾病、跨靶点的通用影像引导编程策略提供了潜在的理论靶点。那么,一个核心的科学问题便浮现出来:基于患者个体DRTT的影像学重建(即束路成像)来选择刺激触点,其控制震颤的效果,能否与传统上通过反复临床测试找出的“最佳触点”相媲美?为了回答这个问题,研究人员设计并开展了一项前瞻性的双盲临床试验,并将成果发表在了《Brain Stimulation》期刊上。
本研究采用了几项关键的技术方法:1)患者队列与临床评估:研究纳入了16名ET和24名PD患者,均植入了具有方向性触点的DBS电极(ET靶点为丘脑腹中间核/丘脑底后区(VIM/PSA),PD靶点为丘脑底核(STN))。在急性挑战测试中,采用盲法和随机顺序,系统评估每个触点在固定电流强度(ET: 1.5 mA,PD: 2.0 mA)和最大耐受强度下的震颤控制效果及副作用阈值,从而确定每个电极上的“最佳临床触点”。2)影像数据处理与束路成像:利用术前扩散张量成像数据,通过MRtrix3Tissue软件包,采用概率性纤维追踪技术,以对侧齿状核为种子区,并经过对侧小脑上脚、同侧红核和同侧中央前回等必经点,标准化地重建出每个患者的个体化DRTT。3)触点重建与刺激场模拟:使用LEAD-DBS工具箱,将术后CT影像重建的DBS电极触点配准到术前T1空间。采用基于Sigmoid激活函数的概率性刺激场模型,计算每个触点在固定电流强度下的刺激扩散区域与个体DRTT的重叠体积。重叠体积最大的触点被定义为“最佳成像触点”。
研究结果
患者特征:研究共纳入16名ET患者(28侧大脑半球)和24名PD患者(29侧大脑半球)。所有患者的电极位置均通过影像学进行了确认和可视化。
主要结局指标——总震颤控制的差异
  • 在ET患者中,最佳临床触点使中位总震颤评分改善了90.5%,而最佳成像触点的改善率为81%。两种策略的震颤控制效果中位差值为-8%,其95%置信区间(CI)为-11.5%至-3.5%,这表明成像引导策略的疗效“不劣于”临床策略。
  • 在PD患者中,最佳临床触点的改善率为81%,最佳成像触点为64%。中位差值为-10%,95% CI为-20%至-4%,同样达到了非劣效性标准。
  • 将两组数据合并分析后,总震颤控制的中位差值(-8%)及其95% CI(-13%至-5%)也支持成像引导策略的非劣效性。
次要结局指标
  • 震颤亚型:在ET中,成像引导策略对于意向性震颤(intention tremor)达到了非劣效,但对于姿势性震颤(postural tremor)未达到。在PD中,该策略对动作性震颤(action tremor,姿势性与运动性震颤之和)有效,但对静止性震颤(rest tremor)未达到非劣效标准。
  • 副作用阈值:最佳临床触点的副作用刺激强度阈值显著高于最佳成像触点,表明单纯基于DRTT重叠的选择可能未充分考虑引发副作用的纤维通路。
  • 效率对比:临床单极测试平均每个触点耗时6-8分钟,每个半球总评估时间约80-95分钟。而成像引导的触点选择在建立自动化分析流程后,每位患者仅需约30分钟的人工操作时间。
  • DRTT重叠与疗效关联:线性混合效应模型显示,DRTT重叠体积与震颤改善程度存在显著关联。在ET患者中,这种关联性很强(R2模型=0.66,p<0.001);在PD患者中关联性中等(R2模型=0.35,p<0.001);合并分析显示中等关联(R2模型=0.5,p<0.001)。值得注意的是,在PD中,这种关联对于动作性震颤强于静止性震颤。
  • 运动不能-强直症状:对于PD患者的运动不能-强直(akinetic-rigid)症状,基于DRTT的成像引导触点选择效果显著劣于临床选择,提示改善震颤和改善运动不能-强直症状可能涉及不同的神经环路。
讨论与结论
本研究提供了II类证据,证明在ET和PD的DBS震颤治疗中,基于个体DRTT束路成像的触点选择策略,在急性期疗效上不劣于传统的临床测试策略。这首次在前瞻性临床研究中证实了DRTT可作为跨疾病(ET和PD)、跨靶点(VIM/PSA和STN)的DBS震颤治疗的通用影像学生物标志物。
研究的重要意义在于:1)提出标准化方案:引入了一种高度标准化、可行且高效的个体化影像引导编程方法,为临床实践提供了可直接应用的算法。2)阐明机制与局限性:研究不仅验证了DRTT作为震颤控制关键靶点的普遍性,还通过分析不同震颤亚型的疗效差异,深化了对震颤神经环路机制的理解。例如,DRTT与意向性/动作性震颤的关联强于姿势性/静止性震颤,这支持了不同震颤亚型可能涉及略有差异的神经网络路径的假说。同时,研究也指出该策略对PD的运动不能-强直症状无效,且可能引发较低的副作用阈值,这提示了其症状特异性以及需要临床医生进行最终精细化调整的必要性。3)指导临床实践:尽管成像引导策略在最大疗效上可能略有损失(ET中位损失8%,PD中位损失10%),但它能极大缩短编程时间,并能在相当多的案例中(约73.5%)准确定位到最佳临床触点所在层面、方向或相邻层面,为临床编程提供了一个高效、可靠的起始点。
总之,这项研究为DBS震颤治疗的个体化、高效化编程迈出了关键一步。未来的研究方向应包括整合与疗效和副作用相关的多网络信息,并利用长期连续监测数据进一步验证和优化这一影像引导策略,最终实现DBS治疗的全面精准化。
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