帕金森氏病的深部脑刺激开发了用于调整刺激设置的新算法
深部脑刺激 (DBS) 是帕金森病患者的既定治疗选择。在神经外科手术中，两个电极被植入大脑以永久刺激特定的大脑区域。然而，设置刺激参数是一个复杂的过程。
Charité-Universitätsmedizin Berlin 的一个研究团队开发了一种可以提高效率的算法。在他们发表在The Lancet Digital Health上的研究中，研究人员能够证明，新开发的算法建议的参数设置导致运动症状的改善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，并且由于人口老龄化，这一数字还在增加。除了帕金森震颤(一种四肢不自主的颤抖)之外，特别影响患者的症状之一是运动控制受损。
Charité's 运动障碍和神经调节部门负责人 Andrea Kühn 教授说：“患者感觉僵硬，发现开始和停止运动更困难，移动更慢，步态不稳，这可能导致跌倒”神经学和实验神经学系。“目前还没有治愈帕金森氏病的方法，但深部脑刺激可以显着改善许多症状，尤其是运动症状。”
深部脑刺激 (DBS) 涉及外科手术，在此期间将两个电极植入患者的大脑。这些电极发出微弱而短的电脉冲，以有针对性和连续的方式刺激相应的大脑区域。在皮肤下穿行的电线将电极连接到胸腔中的起搏器，该起搏器用于设置大量不同的刺激参数。
这些参数可以根据帕金森病患者的症状进行单独调整。外科手术三个月后，患者进入 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。
“在我们的特殊运动障碍病房中调整了刺激设置。为了找到一个好的设置，我们系统地测试了刺激不同电极接触的各自效果和副作用，”Kühn 教授说。“我们开发了 StimFit 算法，使这个过程更有效，最终让患者更舒适，”该研究的主要作者、夏里特神经病学和实验神经病学系运动障碍和神经调节部门的 Jan Roediger 说。
基于患者大脑的放射图像数据，该算法计算出个人刺激设置的建议，这些建议应该会导致症状改善。需要考虑的最重要参数包括电流强度和电极刺激传递区域的精确定位。
“我们使用开源软件 Lead-DBS(Charité 的另一项开发)来根据图像数据确定电极在大脑中的确切位置，然后将其包含在算法中，”Jan Roediger 说。“下一步是使用包含 600 多种刺激设置、相关图像数据和对症状学影响的数据集来训练我们的算法。”
为了弄清楚 StimFit 建议的设置是否可以与通过临床测试确定的设置竞争，研究小组对 35 名帕金森病患者进行了一项研究。两种类型的刺激设置——由传统临床测试(标准护理程序)创建的个性化设置和基于算法的设置——连续进行了测试。
研究参与者和医疗专业人员都不知道刺激设置的应用顺序。随后，分别评估和比较两种刺激条件下的运动改善。Kühn 教授说：“在两种类型的刺激设置下，患者的一般活动能力和步态都有同样的改善。”
“这是一个真正有希望的结果。基于成像的算法可以在未来显着简化 THS 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，包括多接触电极用于定向刺激。”
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，在设置脑刺激器时必须考虑。研究人员计划在算法的进一步技术优化中考虑到这一事实。他们还致力于开发可以更准确地预测副作用可能性的模型。这将帮助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。
更多信息： Jan Roediger 等人，基于电极位置的自动化深部脑刺激编程
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