自适应深部脑刺激对帕金森病患者认知功能的影响:稳定性与安全性
背景
自适应深部脑刺激(aDBS)是一种闭环系统,可根据患者生物标志物调整刺激强度。本研究评估了aDBS对帕金森病(PD)患者认知功能的安全性。
方法
16名接受双侧丘脑底核DBS手术的PD患者,在术后第6天进行了8小时的认知评估(包括注意力、语言、记忆测试)。测试在五个时间点进行:T1(aDBS开启,药物关闭)、T2/T4(aDBS与药物均开启)、T3/T5(aDBS开启,药物关闭)。4名患者采用持续DBS(cDBS)方案进行相同测试。
结果
aDBS组未出现认知波动(p≥0.110)。而cDBS组反应时间(RT)存在显著差异(p=0.019),表现为T1的RT明显低于T3(p=0.011)和T5(p=0.021),T4的RT低于T2(p=0.002)。
结论
研究结果表明8小时的aDBS治疗不会对认知功能产生负面影响,首次提供了aDBS在PD患者中认知安全性的初步证据。
引言
丘脑底核(STN)深部脑刺激(DBS)已成为治疗晚期帕金森病运动症状的首选方案。尽管现有DBS系统存在开放环路的局限性,持续传递固定频率的电脉冲,无法根据患者实时需求调整刺激。近年来发展的自适应DBS(aDBS)通过闭环控制系统,仅在检测到病理性神经活动时才触发刺激,可能成为更生理化的治疗选择。
既往研究表明传统持续DBS(cDBS)的认知副作用存在高度异质性。部分研究发现cDBS植入后会出现语言、记忆等特定认知域的下降,但其他研究未观察到刺激状态切换时的认知变化。这种差异可能与电极位置、刺激频率及传递的总能量(TEED)有关。最新证据显示,认知副作用可能部分源于电流扩散至STN的非运动区域,这些区域与认知网络存在功能连接。
材料与方法
参与者
纳入16名接受双侧丘脑底核DBS植入的进展期PD患者(平均年龄57.56±8.39岁,男性12人),所有患者均未发生手术并发症。研究经伦理委员会批准,符合赫尔辛基宣言。
实验方案
术后第5天进行认知评估,实验流程包括三个测试阶段:在药物洗脱12小时后进行基础认知评估(T1),随后开启aDBS并按常规服用药物,在药物峰值(T2)和药效消退期(T3)进行测试。在第二次服药后重复测试,获得T4(第二峰值)和T5(第二药效消退期)数据。
采用神经心理学测试组合评估:语言功能(语义及语音流畅性任务、命名任务)、记忆功能(视觉识别任务)、注意力(简单反应时任务)。为减少重复效应,各时间点使用平行版本测试。
另外4名患者接受了相同的8小时cDBS方案测试。
统计分析
通过偏度和峰度检验数据正态性。对aDBS组采用重复测量方差分析(PVF评分)或Friedman检验(其余指标)。cDBS组因样本量小(n=4),所有指标均采用Friedman检验。显著性阈值设为α=0.05,事后检验采用Bonferroni校正。
结果
aDBS组在反应时间(χ²(4)=7.55, p=0.110)、语音流畅性(F(4,60)=1.50, p=0.214)、语义流畅性(χ²(4)=3.91, p=0.419)、命名(χ²(4)=2.45, p=0.654)和识别记忆(χ²(4)=7.37, p=0.118)等认知指标上均未发现时间主效应。
cDBS组反应时间存在显著时间主效应(χ²(4)=11.80, p=0.019)。事后比较显示,在药物关闭状态下,T1的反应时间显著短于T3(p=0.011)和T5(p=0.021)。在药物开启状态,T4的反应时间显著短于T2(p=0.002)。
讨论
本研究首次提供了STN-aDBS在PD患者中认知安全性的初步证据。8小时方案下,注意力、语言和记忆功能均未出现显著变化,而传统cDBS组则观察到日间反应时间波动。这种差异可能源于aDBS的闭环调节机制减少了对非运动脑区的非靶向刺激,从而保护了认知网络的完整性。
既往研究显示STN-cDBS引起的认知副作用与传递的总电能(TEED)有关。通过闭环控制仅在检测到病理性β活动时触发刺激,aDBS可显著减少总刺激量,并限制电流向非运动区域扩散。这种"信息性损毁"假说认为电流扩散会破坏非运动环路的生理认知处理,而aDBS通过最小化非靶向刺激,可能保持认知网络的完整性。
本研究存在局限性:样本量有限且组间样本量不平衡;未评估左旋多巴开启与aDBS关闭状态的认知表现;无法排除手术本身或围手术期水肿的潜在影响;cDBS组样本量过小限制了直接比较。未来研究需采用纵向设计和更灵活的统计模型。
结论
本研究提供了初步证据表明STN-aDBS在认知功能方面具有安全性和稳定性。通过动态调整刺激强度,aDBS在保持疗效的同时减少了认知副作用,代表了传统持续DBS的重要进化方向。
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