杜克大学的一个由医生、神经科学家和工程师组成的团队展示了两种利用深部脑刺激来改善帕金森病症状的新策略。

通过同时瞄准两个关键的大脑结构并使用一种新型的自我调节装置，研究小组表明他们可以有效地瞄准和改善由运动障碍引起的破坏性症状。

该研究在线发表在《大脑》杂志上。

过去 20 年来，当单纯药物治疗不再有效时，医生会采用深部脑刺激 (DBS) 来治疗晚期帕金森病的症状。该技术使用类似于起搏器的装置向大脑内的关键区域传递电脉冲。这种有针对性的刺激可以减少颤抖和僵硬，并限制多年药物治疗后出现的不自主的扭动运动。

虽然 DBS 已被证明是解决这些症状的有效疗法，但它并不完美，医生和研究人员仍在继续探索改进方法。

“医生将 DBS 电极放置在丘脑底核或苍白球中，这是大脑中与运动密切相关的两个结构，”杜克大学学院神经外科、神经生物学和生物医学工程教授、资深作者丹尼斯·特纳 (Dennis Turner) 说医学博士，他构思并组织了这项研究并组建了跨学科团队。

特纳说：“根据患者的症状，这两个位置各自都有好处，但我们相信将电极放置在两个位置可能是互补的，有助于减少药物剂量和副作用，并实施一种全新的方法自适应 DBS。”

除了增加刺激面积之外，该团队还想探索一种称为自适应 DBS 的技术是否可以使他们的系统更加高效。在传统的 DBS 中，医生设置关键的电参数，如振幅、脉冲频率和脉冲持续时间，以最好地治疗症状，同时最大限度地减少副作用。这些参数可能会在几天、几周、几个月甚至几年内保持不变，具体取决于患者的反应。

但杜克大学埃德蒙·T·普拉特学院生物医学工程杰出教授 Warren Grill 表示，这些不变的参数远非最佳。

“帕金森病患者需要的刺激量会发生变化，具体取决于他们的药物或活动水平。如果患者在婚礼上陪着女儿走上红毯，那么比只是看电视需要更多的刺激，”格里尔说。自适应系统“就像办公室里的智能恒温器，可以根据室外温度进行调整”。

为了实施他们的定制方法，该团队利用医疗设备公司 Medtronic 提供的实验技术来创建他们自己的自适应 DBS 技术。通过对设备进行编程来感知和记录患者的关键生物标志物和大脑活动，研究人员开发了一种可以自动调整刺激参数的系统，以在全天提供最佳的症状缓解。

研究小组在杜克大学医学中心对 6 名年龄在 55 岁至 65 岁之间的患者进行了一项临床试验，测试了他们的策略。每个人都有不同的帕金森病症状。

首先，研究人员花了两年时间观察和测试使用标准连续 DBS 刺激底丘脑核和苍白球的功效。结果是通过结合患者反馈来测量的，跟踪患者在没有出现不自主运动的情况下可以移动的时间，并记录患者在没有出现症状的情况下可以减少用药的量。

在此期间，该团队还进行了实验，以确定适应性强的 DBS 系统的参数。研究小组研究了丘脑底核中大脑活动的特定频率，称为β振荡。先前的研究表明，高水平的β振荡与大多数帕金森病病例中出现的缓慢、停止的运动有关。

Grill 实验室的研发工程师 Stephen Schmidt 表示：“我们能够测试不同水平的刺激，以确定能够改善不同情况下症状的最佳β振荡水平。” “这帮助我们建立了自适应 DBS 的初始设置，并使我们能够比较自适应 DBS 和标准 DBS 在家庭环境中的运行方式。”

经过两年对自适应系统的研究，团队得到了结果。

他们发现，同时针对丘脑底核和苍白球比单独针对任一区域更能改善运动症状。他们发现，适应性 DBS 施加的刺激较少，但在临床和家庭环境中与双目标连续 DBS 一样有效。

“临床上，患者的表现非常出色。从他们的评分量表来看，当两个目标区域都受到刺激时，他们的表现比普通 DBS 患者要好，”DUSM 神经病学助理教授凯尔·米切尔 (Kyle Mitchell) 说。“我们不仅看到了对双目标刺激的出色临床反应，而且我们还能够将这种自适应智能工具集成到大脑中，至少可以匹配这种临床反应。这是非常令人兴奋。”

在初步成功的激励下，该团队计划进一步优化适应性深部脑刺激，并为下一阶段的临床试验进行更多测试。

“这个工具在使 DBS 成为一种更加量身定制和优雅的疗法方面具有巨大的潜力，”Grill 说。“对于 DBS 领域来说，这是一项非常有前途的研究，如果没有同意接受这项实验工作的六名参与者以及他们的家人和护理人员，这是不可能完成的。我们感谢他们为这项工作做出的重大贡献。”