瑞金新知速递 第259期|李殿友副主任医师发现脑深部电刺激治疗帕金森病患者躯干前屈症状与临床疗效关系

2020年12月，李殿友副主任医师在《Journal of Parkinson’s Disease》帕金森病权威杂志在线发表题名为“Subthalamic Stimulation for Camptocormia in Parkinson's Disease: Association of Volume of Tissue Activated and Structural Connectivity with Clinical Effectiveness.”——丘脑底核电刺激治疗帕金森病躯干前屈：活化组织体积和大脑结构连接与临床疗效关系的研究论文。

功能神经外科李殿友副主任医师、张陈诚住院医师为论文的共同通讯作者，赖伊杰住院医师、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心神经外科宋云海副主任医师为论文的共同第一作者。

doi: 10.3233/JPD-202259. 

躯干前屈是一种异常的姿势，影响着5-19%的帕金森病（PD）患者的日常活动和生活质量。既往的回顾性研究提示丘脑底核脑深部电刺激（STN-DBS）具有治疗PD患者躯干前屈的临床疗效。然而，尽管STN-DBS在治疗躯干前屈方面具有临床价值，但患者之间的治疗效果往往存在很大差异。在脑深部电刺激中，治疗的效果与刺激参数的设置及有效刺激激活脑组织有着密切的关系，但是在既往对STN-DBS治疗躯干前屈的研究中这类因素并没有研究。

本研究通过采集患者的影像学数据及刺激参数信息，利用先进的Lead-DBS工具箱及有限元算法，对患者的电刺激效应进行了精确的分析，将电刺激活化区域体积（VTA）与刺激区域与远距脑区之间的连接性同时纳入考虑，对影响躯干前屈的程控因素进行了探讨。本研究发现STN-DBS治疗躯干前屈的有效性与VTA与STN的重叠程度以及与运动皮质的结构连接密度有关，即：VTA与STN的重叠区域更大、与右侧SMA和右侧PMd的连接性更强，则术后的腰椎前倾角改善越好。这提示着在手术计划及术后程控中，采用使术后VTA与STN覆盖更多、与运动皮层连接性更强的方案将有利于患者躯干前屈的症状改善。

本研究提供了不同刺激参数对应的活化刺激区域体积下的帕金森病躯干前屈症状的改善数据的分析，为手术医生今后进行手术计划和术后程控提供了重要参考。

[Abstract]

Background: Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus (STN-DBS) has been   reported to be effective for camptocormia in Parkinson's disease (PD).   However, the association between clinical effectiveness and the stimulated   volumes or structural connectivity remains unexplored.

Objective: To investigate the effectiveness of STN-DBS for treating camptocormia   in PD and its association with volumes of tissue activated (VTA) and   structural connectivity.

Methods: We reviewed video recordings of patients who had undergone STN-DBS. The total and upper camptocormia (TCC and UCC) angles were measured to quantify changes in camptocormia. The Movement Disorders Society Unified Parkinson's Disease Rating Scale III (MDS-UPDRS III) was used to assess motor symptoms. Pre- and postoperative brain images were collected for modeling volume of VTA and   structural connectivity using Lead-DBS software.

Results: Participants included 36 patients with PD (8 with TCC-camptocormia and   2 with UCC-camptocormia) treated with bilateral STN-DBS. After surgery,   patients showed a significant improvement in postural alignment at follow-up (mean follow-up duration: 6.0±2.2 months). In the entire sample, higher structural   connectivity to the right supplementary motor area (SMA) and right lateral premotor cortex along the dorsal plane (PMd) was associated with larger postsurgical improvements in axial signs and TCC angles after stimulation was turned on. In patients diagnosed with camptocormia, the improvement in camptocormia angles after STN-DBS was associated with a larger VTA overlap   with STN (R=0.75, p=0.032).

Conclusion: This study suggests that both VTA overlap with STN and structural connectivity to motor cortex are associated with the effectiveness of STN-DBS   for managing camptocormia in PD.

【中文摘要】

背景：既往研究发现丘脑底核深部脑电刺激（STN-DBS）对帕金森病（PD）患者的躯干前屈症状有效。然而，这种临床疗效与脑电刺激的活化组织体积（VTA）及大脑结构连接性之间的关系仍少有研究。 

目的：探讨STN-DBS治疗PD躯干前屈的疗效及其与VTA和大脑结构连接性的关系。

方法：本研究回顾了接受STN-DBS患者的运动评估视频，通过测量腰椎前屈角和胸椎前屈角来量化躯干前屈症状的严重程度。本研究使用运动障碍学会统一帕金森病评定量表III（MDS-UPDRS III）评估PD运动症状，采集术前和术后的脑影像数据，通过Lead-DBS软件模拟VTA和结构连接的信息，并与临床疗效进行相关性分析。

 结果：受试者包括36例帕金森病患者（其中8例诊断为腰椎前屈，2诊断为胸椎前屈），所有患者均采用双侧STN-DBS治疗。在术后随访中（平均随访时间：6.0±2.2个月），患者的躯干前屈角有显著改善。在整个研究患者群体中，活化刺激区域与右侧辅助运动区（SMA）和右侧背外侧前运动皮质（PMd）的结构连接性越高，患者术后PD中轴症状及腰椎前屈角的改善越大。并且在诊断为腰椎前屈的患者中，STN-DBS术后腰椎前屈角的改善与活化刺激区域和STN的重叠体积呈正相关（R=0.75，p=0.032）。

 结论：本研究提示VTA与STN的重叠以及与运动皮质的结构连接与STN-DBS治疗PD患者躯干前屈症状的有效性有关。

作者简介 

李殿友 副主任医师，硕士研究生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经外科功能神经外科中心；研究方向：帕金森病，肌张力障碍，震颤等运动障碍病脑深部电刺激的机制研究。

张陈诚  住院医师，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经外科功能神经外科中心；研究方向：脑机接口与神经调控。

赖伊杰  住院医师，上海交通大学医学院附属瑞金医院神经外科功能神经外科中心；研究方向：帕金森病，肌张力障碍等运动障碍病脑深部电刺激的机制研究。