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深部脑刺激 (DBS) 教育
DBS 清醒第一阶段 术前（手术前） • 整个手术过程中您将保持清醒。 • 您第一次到达手术室时，我们会给您一些让您感觉舒适的药物、局部麻醉药、拔掉您的头发并安装框架。 • 然后，您会在安装好框架的情况下进行 CT 扫描。 • 然后您将进入手术室。 术中（手术期间） • 在手术室中，您将处于斜躺姿势。 • 在您的头骨两侧各打 2 个镍币大小的小孔。 • 放置一个小电极。 • 您需要回答问题并执行任务。 • 一旦电极安装到位，您将进入睡眠状态。您的框架将被移除。 手术后 • 您将在医院过夜。
深部脑刺激 (DBS) 的最新进展
http://www.frontiersin.org/files/Articles/14206/fnint-05-00069-r2/image_m/fnint-05-00069-g001.jpg
针对性深部脑刺激运动丘脑可改善脑损伤后的言语和吞咽运动功能
脑损伤后的运动功能 Erinn M. Grigsby 1,2,& , Lilly W. Tang 1,3,& , Arianna Damiani 1,4 , Jonathan C. Ho 1,3 , Isabella M. Montanaro 1,4 , Sirisha Nouduri 1,3 , Sara Trant 5 , Theodora Constantine 6 , Gregory M.亚当斯 6 、凯文·弗兰泽斯 2 、布拉德福德·Z·马洪 7,8 、朱莉·A·菲兹 9,10,11,12 、唐纳德·J·克拉蒙德 6 、凯拉·L·斯蒂潘西奇 13 、豪尔赫·A·冈萨雷斯·马丁内斯 6,10,12,14,+ 、埃尔维拉·皮隆迪尼 1,2,4,12,15,+, * 1. 康复匹兹堡大学神经工程实验室，3520 Fifth Avenue，Suite 300，匹兹堡，宾夕法尼亚州，美国，15213 2. 匹兹堡大学物理医学与康复系，3471 Fifth Avenue，Suite 910，匹兹堡，宾夕法尼亚州，美国，15213 3. 匹兹堡大学医学院，3550 Terrace St，匹兹堡，宾夕法尼亚州，美国，15213 4. 匹兹堡大学生物工程系，151 Benedum Hall，匹兹堡，宾夕法尼亚州，美国，15261 5. 匹兹堡大学耳鼻喉科系，宾夕法尼亚州，美国，15213 6. 匹兹堡大学医学中心神经外科系，200 Lothrop Street，Suite b-400，匹兹堡，宾夕法尼亚州，美国，15213 7. 卡内基梅隆大学心理学系，5000 Forbes Avenue，匹兹堡，宾夕法尼亚州，15213 8. 卡内基梅隆大学神经科学研究所，5000 Forbes Avenue，匹兹堡，宾夕法尼亚州，15213 9. 匹兹堡大学交流科学与障碍系，宾夕法尼亚州，美国，15213 10. 匹兹堡大学神经科学系，宾夕法尼亚州，美国，15213 11. 匹兹堡大学心理学系，宾夕法尼亚州，美国，1521 12. 认知神经基础中心，4400 Fifth Avenue，Suite 115，匹兹堡，宾夕法尼亚州，美国，15213 13. 布法罗大学交流障碍与科学系，122卡里大厅，南校区，纽约州布法罗，美国 14214 14. 匹兹堡大学神经生物学系，200 Lothrop Street，房间 E1440，宾夕法尼亚州匹兹堡，美国，15213 15. 匹兹堡大学临床和转化科学研究所 (CTSI)，宾夕法尼亚州匹兹堡，美国 15213 & 这些作者贡献相同 + 共同资深作者 * 通讯作者，elvirap@pitt.edu 摘要 说话和吞咽是复杂的运动行为，依赖于来自运动皮层区域输入神经信号的完整性来控制头部和颈部的肌肉。这些神经通路的损伤会导致关键肌肉无力，从而引起构音障碍和吞咽困难，从而造成严重的社会孤立和吸入和窒息的风险。我们在此展示了运动丘脑的深部脑刺激 (DBS) 改善了两名患有构音障碍和吞咽困难的参与者的言语和吞咽功能。首先，我们证明了 DBS 增加了面部运动皮层的兴奋，增强了运动诱发电位，以及 n=10 名神经通路完整的志愿者的口面发音器官的运动范围和速度。然后，我们证明这种增强作用可立即改善因脑损伤而导致中度吞咽困难和严重构音障碍的患者的吞咽功能。在这个受试者和另一个患有轻度构音障碍的受试者中，我们证明DBS可立即改善呼吸、发声、共振和发音控制障碍，从而使言语清晰度在临床上得到显著改善。我们的数据首次提供了人体证据，证明DBS可用于治疗脑损伤患者的吞咽困难和构音障碍。自然清晰的言语需要控制四个子系统：呼吸、发声、共振和发音；同样，吞咽涉及口腔、咽、喉和食道的顺序协调运动，以安全有效地将物质摄入胃中。这些系统的精确和协调激活取决于皮质脊髓束 (CST) 和皮质延髓束 (CBT) 的完整性，皮质脊髓束支配位于胸部、颈部和肩部的呼吸肌，而皮质延髓束则为喉部、腭部、舌部和面部肌肉提供双侧神经支配 1 。由于中风、脑外伤 (TBI)、脑肿瘤或神经退行性疾病而导致的任何一条束中断的皮质下病变会导致面部和口咽肌肉的意志控制无力和缺陷。这可能会导致各种不良的听觉感知语音特征，例如声音中断和质量受损、语音强度降低或声音产生不精确。这些损伤中的任何一种单独或组合都可能会导致面部和口咽肌肉的意志控制能力减弱和缺陷。这可能会导致各种不良的听觉感知语音特征，例如声音中断和质量受损、语音强度降低或声音产生不精确。这些障碍中的任何一种单独或组合都可能会导致面部和口咽肌肉的意志控制能力减弱和缺陷。这可能会导致各种不良的听觉感知语音特征，例如声音中断和质量受损、语音强度降低或声音产生不精确。这些障碍中的任何一种单独或组合都可能
帕金森病的深部脑刺激机制
帕金森病 (PD) 是第二大最常见的神经退行性疾病，其发病率随着年龄增长而上升，男性更容易患上该病 [1]。目前，PD 缺乏确切的诊断方法，因此临床诊断仍然是确诊的基本依据 [2,3]。医护人员根据主要症状进行临床诊断，并使用诊断标准排除其他可能的原因 [2,3]。PD 的典型运动症状包括静止性震颤、运动迟缓和僵硬 [4]。根据研究和统计方法的不同，估计全球每年 PD 发病率在十万人中 8.7 至 19 人之间 [5]。目前，全球 PD 患者超过 1000 万 [6]。研究人员普遍认为 PD 是一种受多种因素影响的复杂疾病。这些因素包括遗传因素（常染色体显性、常染色体隐性、易感基因）、环境因素（如接触碳氢化合物）、便秘、体力活动、吸烟（尼古丁）和咖啡因摄入量 [7-9]。该疾病被认为是由于黑质 (SN) 最初受损，特别是其致密区受损，导致 SN 活动减弱，同时基底神经节其他区域 [包括丘脑底核 (STN)] 抑制丧失，从而引起过度活动 [10]。PD 的典型病理变化包括中脑多巴胺能 (DAergic) 神经元的快速丢失以及脑内 α - 突触核蛋白聚集体形成的路易体数十年的积累 [9,11,12]。
帕金森病患者的深部脑刺激（DBS）......
MRI 引导聚焦超声消融 (MRgFUS) 已被引入作为替代方法，例如，用于因医疗或其他原因不适合接受 DBS 的患者。超声可造成小而永久性的单侧病变。目前芬兰和丹麦有 MRgFUS 设备，但挪威和瑞典的中心也将很快跟进。丘脑-Vim 一直是单侧病变最常见的目标，但迄今为止仅在注册中心推荐治疗 PD 的药物抵抗性震颤 (29)。在 PD 患者中，超声苍白球切开术或丘脑底切开术也报告了有希望的结果 (30)，但未来需要进行随机纵向研究以明确双侧治疗的长期疗效、副作用和安全性。
远程控制非人类灵长类动物深部脑区域的药物释放
在特定区域选择性释放药物将使许多科学和医学领域受益。聚焦超声激活的纳米颗粒药物载体（远程应用的深度穿透能量）可以提供此类选择性干预。在这里，我们开发了稳定的超声响应纳米颗粒，可用于在非人类灵长类动物中有效安全地释放药物。纳米颗粒用于在深层大脑视觉区域释放丙泊酚。释放可逆地调节受试者的视觉选择行为，并且特定于目标区域和释放的药物。钆增强磁共振成像显示血脑屏障完好无损。抽血显示临床化学和血液学正常。总之，这项研究提供了一种安全有效的方法，可以在选定的深层大脑区域按需释放药物，其水平足以调节行为。
远程控制非人类灵长类动物深部脑区域的药物释放
在特定区域选择性释放药物将使许多科学和医学领域受益。通过聚焦超声（远程应用的深度穿透能量）激活的纳米颗粒药物载体可提供此类选择性干预。在这里，我们开发了稳定的、超声响应的纳米颗粒，可用于在非人类灵长类动物中有效和安全地释放药物。纳米颗粒用于在深层大脑视觉区域释放丙泊酚。释放可逆地调节受试者的视觉选择行为，并且特定于目标区域和释放的药物。钆增强 MRI 成像显示血脑屏障完好无损。血液抽取显示正常的临床化学和血液学。总之，这项研究提供了一种安全有效的方法，可以在选定的深层大脑区域按需释放药物，其剂量足以调节行为。
脊髓和深部脑刺激治疗神经性疼痛
神经性疼痛发生在患有影响躯体感觉系统的病变或疾病的人身上。它存在于 7% 的普通人群中，在多达 40% 的病例中，一线和二线治疗可能无法完全起效。神经调节方法通常用于那些不能耐受或对常规药物治疗没有反应的患者。这些方法可以通过手术（侵入性）或非侵入性方式实施。侵入性神经调节技术是第一个用于治疗神经性疼痛的技术。其中包括脊髓刺激 (SCS)，即在脊髓上植入硬膜外电极。一些指南建议使用它来治疗周围神经性疼痛。虽然最近的研究对其疗效提出了质疑，但其他研究提供了有希望的数据，这得益于技术、电池能力、编程算法和软件开发的进步。深部脑刺激 (DBS) 是另一种成熟的神经调节疗法，常用于治疗运动障碍；然而，它在疼痛管理中的作用仍然仅限于特定的研究中心。这不仅是因为文献中对其功效的质疑结果不一，还因为小规模试验探索了几种不同的大脑目标，从而影响了这些研究之间的比较。迄今为止，文献中描述的主要目标是中脑导水管周围灰质、丘脑后部、前扣带皮层、腹侧纹状体/内囊前肢和岛叶等结构。SCS 和 DBS 的使用原理、机制背景和实验研究的不同支持程度。本综述旨在介绍它们的方法学细节、镇痛的主要作用机制及其在神经性疼痛患者管理中的地位，以及它们的特殊性、有效性、安全性和局限性。© 2024 作者。由 Elsevier Masson SAS 出版。这是一篇根据 CC BY-NC-ND 许可协议开放获取的文章 ( http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ )
利用复杂生物物理网络模型的活动模式来优化纹状体内深部脑刺激
在本研究中，我们开发了一个针对孤立纹状体的大规模生物物理网络模型，以通过使用网络产生的时空模式来优化潜在的纹状体内深部脑刺激，例如应用于强迫症。该模型使用改进的 Hodgkin-Huxley 小世界连接模型，而空间信息（即神经元的位置）是从详细的人体图谱中获得的。该模型产生将健康与病理状态区分开的神经元活动模式。使用三个指标来优化刺激方案的刺激频率、幅度和定位：整个网络的平均活动、腹侧纹状体区域的平均活动（使用模块化检测算法出现为定义的社区）以及整个网络活动的频谱。通过最小化上述指标与正常状态的偏差，我们指导深部脑刺激参数的位置、幅度和频率的优化。
手术修改深部脑刺激导线轨迹对 3T MRI 射频加热的影响：从幻像实验到 cl
目的：深部脑刺激 (DBS) 导线周围的射频 (RF) 组织发热是 MRI 期间众所周知的安全风险，因此需要制定严格的成像指南并限制允许的方案。植入导线相对于 MRI 电场的轨迹和方向导致不同患者的 RF 发热程度存在差异。目前，没有针对植入 DBS 导线颅外部分的手术要求，这导致临床导线轨迹和 RF 发热存在很大差异。最近的研究表明，在颅外导线轨迹中加入同心环可以减少 RF 发热。然而，环的最佳定位和轨迹修改在 MRI 期间增加安全裕度方面的量化效益仍然未知。在本研究中，作者系统地评估了可在 3T MRI 期间最大限度减少 RF 发热的 DBS 导线轨迹的特征，以制定安全进行术后 MRI 的最佳手术实践，并且他们介绍了这些修改后轨迹的首次手术实施方式。方法作者进行了实验来评估 244 种不同导线轨迹的最大温升。他们研究了同心环的位置、数量和大小对颅骨的影响。实验是在植入商用 DBS 系统的拟人模型中进行的，通过应用高特定吸收率序列（B 1+rms = 2.7 µ T）产生射频暴露。作者进行了重测实验来评估测量的可靠性。此外，他们还评估了成像标志和 DBS 设备配置扰动对低加热轨迹功效的影响。最后，两名神经外科医生在患者体内植入了推荐的修改轨迹，作者通过与未修改轨迹的比较来表征他们的射频加热。结果 最高温度升高范围为 0.09 ° C 至 7.34 ° C。作者发现，增加环路数量并将其放置在更靠近手术钻孔的位置，特别是对于对侧导线，可以大大降低射频加热。这些轨迹修改在手术过程中很容易融入，并将射频加热降低了三倍。结论 通过手术修改 DBS 导线轨迹的颅外部分可以大大降低 3T MRI 期间的射频加热。作者的结果表明，在 DBS 导线植入过程中可以很容易地对导线配置进行简单的调整，例如在钻孔附近设置小的同心环，以提高 MRI 期间患者的安全性。