丘脑下核(STN)β触发的自适应深脑刺激(ADB)已被证明可提供与常规连续DBS(CDB)相当的临床改进,其能量较少,而能量较少,而刺激较少诱导的副作用。但是,几个问题仍未得到解决。首先,在自愿运动之前和期间,STN Beta谱带功率的逻辑逻辑降低正常。ADBS系统将在帕金森氏病患者运动过程中减少或停止刺激,因此与CDB相比可能损害运动性能。第二,在以前的大多数ADB研究中,Beta功率在400毫秒的时间段内进行了平滑和估计,但是较短的平滑周期可能具有更大的优势,即对Beta功率的变化更加站点,这可以增强运动性能。在这项研究中,我们通过使用标准的400毫秒和较短的200毫秒平滑窗口来评估STNβ触发的ADB的有效性来解决这两个问题。帕金森氏病的13人的结果表明,减少量化β的平滑窗口的确会导致β爆发持续时间缩短,这是通过增加β爆发的数量短于200 ms,并且更频繁地打开/关闭刺激剂,但没有造成的效果。与没有DBS相比,ADB和CDB都在同等程度上提高了运动性能。此外,与没有DBS相比,ADB显着地证明是震颤,但不如CDB。二级分析表明,β功率下降和GAM MA功率在预测更快的运动速度方面存在独立的影响,而Beta事件的减少相关的DENCHRONIANINID(ERD)预先固定了更快的运动启动。CDB抑制了Beta和伽玛的抑制作用和伽玛,而在CDB和ADB中,Beta ERD与无DBS相比降低到相似的水平,这共同解释了CDB和ADB期间CDBS运动的SIMI LAR性能提高。这些结果表明,受STN触发的ADB有效地改善了帕金森氏病患者的运动过程中运动性能,而平滑窗口的缩短不会导致任何额外的行为益处。为帕金森氏病开发ADBS系统时,可能没有必要跟踪非常快的beta dy namics;结合β,伽玛和运动解码的信息可能会更有益于最佳治疗震颤所需的其他生物标记。
在过去的三十年中,帕金森病 (PD) 的深部脑刺激 (DBS) 一直以连续开环方式应用,对特定患者一天内的状态或症状变化没有反应。最近神经刺激器技术的进步使得闭环自适应 DBS (aDBS) 成为 PD 的治疗选择,在不久的将来,刺激将以基于需求的方式进行调整。虽然 aDBS 在治疗运动症状方面具有巨大的临床潜力,但它也带来了更好地了解如何实施它以最大限度地发挥其益处的需求。从这个角度来看,我们根据对几种支持 aDBS 的研究神经刺激器的经验,概述了为 aDBS 编程几个关键参数的注意事项。从本质上讲,aDBS 取决于成功识别相关生物标志物,这些标志物可以实时可靠地测量,并与控制刺激适应的控制策略相结合。然而,诸如刺激允许适应的窗口以及刺激改变的速率等辅助参数对性能的影响同样巨大,并且会根据控制策略和患者而变化。标准化的 aDBS 编程协议对于确保其在临床实践中的有效应用至关重要。
深脑刺激(DBS)是帕金森氏病(PD)和Essential-Tremor(ET)的已建立疗法。在自适应DBS(ADB)系统中,刺激参数随着神经信号的函数的在线调整可能会改善治疗效率并减少副作用。最新的ADBS系统使用源自神经信号的症状替代物(NMS如此称呼的神经标记(NMS)),并在患者组水平上确定,并假设症状和NMS的平稳性控制策略。我们旨在通过(1)一种数据驱动的方法来改进这些ADBS系统,用于识别患者和会议的NMS以及(2)使用短期非平稳动态的控制策略应对。两个构建块的实现如下:(1)数据驱动的NM基于机器学习模型,该模型估计了电视学信号的震颤强度。(2)控制策略解释了震颤统计的局部变异性。我们对三名长期植入ET患者进行的研究等于五个在线课程。从加速度计数据中量化的震颤表明,症状抑制至少等效于在4种在线测试中的3个在3个在线测试中的连续DBS策略,同时大大降低了净刺激(至少24%)。在剩余的在线测试中,症状抑制与连续策略或无治疗条件的抑制作用没有显着差异。我们引入了ET的新型ADB系统。是基于(1)机器学习模型的第一个ADBS系统,用于识别会话特定的NMS,以及(2)具有短期非平稳动力学的控制策略应对。我们展示了ADB对ET的适用性,这为其在较大的患者人群中进一步研究打开了大门。
对闭环或自适应深度脑刺激(ADB)系统的兴趣和投资迅速扩大,因为该神经技术的潜力与常规DBS相比,这种神经技术的潜力更安全有效地治疗难治性运动和精神疾病。大型神经伦理学文献概述了有关常规DB和ADBS系统的潜在道德问题。然而,很少有研究研究了有关ADBS研究和其他下一代DBS设备中的道德问题的利益相关者的观点。为了帮助填补这一差距,我们对参与ADBS试验的研究人员进行了半结构化访谈(n = 23),以深入了解ADBS研究中最紧迫的道德问题以及对ADBS设备的特定特征的任何担忧,包括设备的能力,可以自动调整刺激,并存储Neural数据,并存储Neural Data。使用主题内容分析,我们确定了研究人员响应中的8个中心主题。需要衡量和存储神经数据的ADB,这引起了研究人员对数据隐私和安全问题的担忧(91%的研究人员指出),包括避免避免使用意外或不必要的第三方访问数据。研究人员反映了ADB的风险和安全性(83%),这是由于自动调节的实验性质,然后观察受控临床环境之外的刺激效果,并且与手术电池的需求变化有关。研究人员还强调了确保知情同意和足够的患者理解的重要性(74%)。讨论了与自动性和设备编程有关的问题(65%),包括有关生物标志物有效性的当前不确定性。此外,研究人员还讨论了自动刺激对患者自主权和控制刺激的潜在影响(57%)。最后,研究人员讨论了与患者选择有关的问题(候选人的定义标准)(39%),确保后审判后获得护理和设备维护的挑战(39%)以及对人格和身份的潜在影响(30%)。为了帮助解决研究人员的问题,我们讨论了需求
丘脑下核(STN)β触发的自适应深脑刺激(ADB)已被证明可提供与常规连续DBS(CDB)相当的临床改进,其能量较少,而能量较少,而刺激较少诱导的副作用。但是,几个问题仍未得到解决。首先,在自愿运动之前和期间,STN Beta谱带功率的逻辑逻辑降低正常。ADBS系统将在帕金森氏病患者运动过程中减少或停止刺激,因此与CDB相比可能损害运动性能。第二,在以前的大多数ADB研究中,Beta功率在400毫秒的时间段内进行了平滑和估计,但是较短的平滑周期可能具有更大的优势,即对Beta功率的变化更加站点,这可以增强运动性能。在这项研究中,我们通过使用标准的400毫秒和较短的200毫秒平滑窗口来评估STNβ触发的ADB的有效性来解决这两个问题。帕金森氏病的13人的结果表明,减少量化β的平滑窗口的确会导致β爆发持续时间缩短,这是通过增加β爆发的数量短于200 ms,并且更频繁地打开/关闭刺激剂,但没有造成的效果。与没有DBS相比,ADB和CDB都在同等程度上提高了运动性能。此外,与没有DBS相比,ADB显着地证明是震颤,但不如CDB。二级分析表明,β功率下降和GAM MA功率在预测更快的运动速度方面存在独立的影响,而Beta事件的减少相关的DENCHRONIANINID(ERD)预先固定了更快的运动启动。CDB抑制了Beta和伽玛的抑制作用和伽玛,而在CDB和ADB中,Beta ERD与无DBS相比降低到相似的水平,这共同解释了CDB和ADB期间CDBS运动的SIMI LAR性能提高。这些结果表明,受STN触发的ADB有效地改善了帕金森氏病患者的运动过程中运动性能,而平滑窗口的缩短不会导致任何额外的行为益处。为帕金森氏病开发ADBS系统时,可能没有必要跟踪非常快的beta dy namics;结合β,伽玛和运动解码的信息可能会更有益于最佳治疗震颤所需的其他生物标记。
深部脑刺激 (DBS) 是一种治疗多种神经系统疾病的方法,包括帕金森病 [1–4]、特发性震颤 [5–7] 和肌张力障碍 [8–11],对于这些疾病,药物治疗效果不佳。目前,标准治疗以连续的方式提供 DBS,没有自动反馈来根据不断变化的运动体征调整治疗。最近的研究集中于开发自适应 DBS (aDBS),其中刺激根据患者临床状态的生物标志物进行调节 [12]。神经生理生物标志物,例如从 DBS 导线本身记录的皮层下局部场电位 (LFP) 的信号特性,经常被提议作为 aDBS 系统的反馈信号 [13,14]。例如,从丘脑底核 (STN) 记录的β 波段 (13-30 Hz) 振荡与帕金森病症状相关 [13],β 波段功率已成功用作实验室实施 aDBS 的控制信号 [15–17]。使用从苍白球 (GP) 记录的较低频带 (4-12 Hz) 在颈部肌张力障碍中试验了类似的范例 [18]。因此,使用皮层下 LFP 生物标志物成功应用 aDBS 依赖于对神经信号的准确感知,特别是在感兴趣的频带内。
摘要。帕金森氏病(PD)是一种神经退行性疾病,对患者,家庭和社会负担很大。深脑刺激(DBS)可以改善药物不足的PD患者的症状。但是,当前的开环不间断的常规DB(CDB)具有固有的局限性,例如不良反应,快速电池消耗以及需要频繁的参数调整。为了克服这些缺点,提出了自适应DBS(ADB)来为PD提供响应式优化刺激。这个主题吸引了科学的兴趣,越来越多的临床前和临床证据表明了它的好处。然而,这部小说领域都出现了成就和挑战。迄今为止,只有有限的评论全面分析了ADBS实施的完整框架和程序。在此,我们回顾了PD的当前ADB的临床前和临床数据,以讨论其成就的完整程序,并提供有关此治疗的未来观点。
深脑刺激(DBS)是针对众多神经系统疾病的患者的一种治疗方法,包括帕金森氏病[1-4],必需震颤[5-7]和肌张力障碍[8-11] [8-11],药物治疗不足。护理标准目前以连续的方式提供DBS,而无需自动反馈以根据不断变化的运动标志调整治疗。最近的工作集中在自适应DBS(ADB)的发展上,在这种发展中,刺激是针对患者临床状态的生物标志物进行调节的[12]。神经生理生物标志物,例如从DBS铅记录的局部局部场电位(LFP)的信号特性,经常被提议作为ADBS系统的反馈信号[13,14]。例如,从丘脑下核(STN)记录的β范围(13-30 Hz)振荡与帕金森氏病的症状相关[13],并且成功实施了β波段功率作为基于实验室的ADB实施的控制信号[15-17]。在宫颈肌张力障碍中使用较低的频带(4-12 Hz)在宫颈肌张力障碍(GP)[18]中试用了类似的范例。因此,使用皮质下LFP生物标志物成功应用ADB是依赖于神经信号的准确感测,尤其是在感兴趣的频带中。
摘要。目的 — 深部脑刺激 (DBS) 是一种安全且成熟的治疗特发性震颤 (ET) 和其他几种运动障碍的方法。改进 DBS 疗法的一种方法是自适应 DBS (aDBS),其中刺激参数根据来自外部或植入传感器的生物反馈实时调节。之前测试的系统由于要求患者持续佩戴必要的传感器或处理设备以及隐私和安全问题而无法实现转化。方法 — 我们设计并实施了一个可转化的训练数据收集系统,用于完全植入的 aDBS。本研究招募了两名患者,他们在 M1 的手部长期植入脑皮层电图条带,并在同侧丘脑腹侧中间核植入 DBS 探针以治疗 ET。使用可转化的分布式训练程序进行训练,与以前的研究相比,对数据收集的控制程度大大提高。使用该系统训练了一个线性分类器,偏向于根据临床考虑激活刺激。主要结果 — 临床相关的平均假阴性率,定义为刺激下降到 1 以下的时间分数
*. 作者贡献相同摘要背景:丘脑底局部场电位 (LFP) 中的 β 波段活动与帕金森病 (PD) 症状严重程度相关,并且是自适应深部脑刺激 (aDBS) 的治疗目标和反馈信号。虽然 PD 患者临床相关的 β 波动在较短的时间尺度上和临床中得到了很好的描述,但在临床环境之外,尚不清楚 β 活动如何围绕昼夜周期演变。目的:表征接受连续高频 DBS 的 PD 患者 β 幅度的昼夜波动。方法:我们在高频 DBS 期间对植入 Percept DBS 设备的 PD 患者进行了丘脑底 β 功率的慢性记录(34±13 天),并分析了其昼夜特性。为了研究非频率特定效应和伪影的影响,我们比较了 β 与对侧 θ 幅度,并记录了各种运动过程中的 LFP。结果:β 功率具有很强的 24 小时周期性,一天中的时间解释了所有长期 β 功率记录中 41±9% 的方差(所有患者的 p<0.001)。对于所有患者,β 活动在白天较高,在夜间降低。β 活动不能完全由 theta 活动解释,并且可以显示独立的昼夜调节。运动伪影影响记录的 LFP,影响频带功率估计,并且可能导致某些患者的昼夜模式。结论:aDBS 需要适应 β 幅度的昼夜波动,以防止刺激不理想,尤其是在夜间。需要仔细筛选和/或减轻运动伪影,以确保信号适合自适应刺激或神经生理学研究。利益冲突声明 JJvR、LKF、JLB、VM 和 AS 无需声明。 AAK 声明她是波士顿科学公司和美敦力公司的顾问委员会成员,并曾获得波士顿科学公司、美敦力公司、Teva 公司和益普生公司的报酬。TD 拥有 Bioinduction Ltd 的股份,是 Cortec Neuro 和 Synchron 公司的顾问,并曾获得美敦力公司的报酬。