STEREO-DBS 研究：用于深部脑刺激的 7-Tesla MRI 脑网络分析 (STEREO-DBS)

介绍和基本原理

帕金森病的深部脑刺激术 深部脑刺激术 (DBS) 是治疗帕金森病 (PD) 的一种有效方法，帕金森病是一种使人衰弱的神经系统疾病。 DBS 的作用依赖于通过在丘脑底核内传递电脉冲来调节故障大脑网络，丘脑底核位于脑干深处，大小只有几毫米（STN；相当于咖啡豆的大小）。 然而，DBS 后的个体改善仍然存在差异，50% 的患者显示获益不足。 通过使用结构 7-Tesla 磁共振成像 (7T MRI) 连接来可视化故障网络，DBS 电极放置和激活可以个性化。

高度连接的 STN 中当前的 DBS 电极放置和设置基于 1.5-Tesla 或 3-Tesla MR 图像。 这些低分辨率模式无法将多个大脑网络可视化到这个小核，并阻止针对其皮质投射的电极激活。 集成结构 (7T MRI) 网络图将使基于大脑网络和患者特定的 DBS 成为可能，从而改善运动症状和生活质量。

7T MRI 脑网络分析 自 1980 年代以来，用于 PD 的 DBS 瞄准的是 STN，一种深部灰质脑核。 目前 DBS 领域的重点是神经网络，而不是大脑中的独立细胞核。 一些研究表明 PD 是由底丘脑皮质投射中的病理网络活动引起的。 近年来，几个 DBS 小组报告了在 DBS 中使用 MRI 连通性来可视化底丘脑皮质投射。

小型 STN 是多个大型大脑网络的一部分。 DBS 仅通过调节其运动网络即可有效改善 PD 患者的 UDPRS 和生活质量。 为了改善 DBS 的放置和激活，了解网络和刺激的调节作用至关重要。 到目前为止，由于分辨率低和缺乏结构连通性（使用扩散加权 MRI 和概率连通性可视化底丘脑皮质投射），这些网络的可视化受到限制。

因此，研究人员在斯宾诺莎中心添加了 7T T2 和扩散加权序列，并表明概率底丘脑网络分析（STN 分割）成功地识别了 STN 内与 PD 患者运动网络连接密度最高的区域。 在最近的一项试点研究中，研究人员表明，用于 STN 分割的 7T MRI 的实施非常适合现有的手术工作流程。 通过生成显示 STN（彩色）电机细分的 7-Tesla MRI，该技术清楚地显示了这个新的 DBS 目标。 回顾性分析表明，对于传统的 MRI 靶向策略，只有少数 DBS​​ 电极被放置在电机 STN 中。 此外，放置在电机 STN 中的 DBS 电极导致显着更高的平均改善（80% 对 50%，通过 UPDRS-III 评分衡量）。

为 DBS 生成 7T MRI 网络图 STN 及其皮质连接将使用 7T T2 加权和扩散加权成像进行可视化。 STN 的三个主要投射将被可视化：连接到初级和辅助运动皮层（运动）的投射、前额叶皮层（联合）的投射和基底额叶皮层（边缘）的投射。 电极的位置（使用计算机断层扫描）将相对于 STN 的三个分段细分进行可视化。

结合 T2 和弥散加权 MRI 生成的 7T MRI 网络图显示了 STN（彩色）细分及其皮质投射。 然后，结果将显示 DBS 电极触点位于哪个 STN 细分中，以及 STN 细分投射到哪个皮质区域。 然后电极接触的临床测试分数将与网络图相关联。 基于 7T MRI 网络图的刺激参数用于根据有益的临床效果（抑制震颤、运动迟缓、强直）和副作用（言语、步态、冷漠）优化和预测结果。 由于所有网络地图都在 MRI 上可视化，这将很容易实现个人和小组分析（多个患者的共同注册地图）。

副作用 在研究人员迄今为止进行的 350 7T MR 扫描中，我们很少遇到不相容的植入物或严重的幽闭恐惧症。 每个患者都接受 MRI 安全问卷和 MRI 金属探测器（防止将铁磁材料带入 MRI）的筛查。 7T MRI 是一种无创技术，不会引起疼痛，重要的是，电磁场不会产生任何已知的组织损伤。 在手术过程中，MR 系统有时可能会发出响亮的敲击声、敲击声或其他噪音。 提供耳塞以防止可能与扫描仪产生的噪音相关的问题。 在任何时候，患者都将受到（视觉）监控，并且能够使用对讲系统与 7T MRI 技术专家进行交流。 患者可以（请求）随时使用按钮（由患者持续按住）停止采集。

总之，由于 7T MRI 脑网络分析的实施，现在可以直接可视化 STN 的运动部分。 在当前的观察性研究中，这项技术将以前瞻性方式进行评估，为 PD 引入患者特定的大脑网络引导的 DBS，并提供独特且迄今为止不可用的数据集：7T MRI 可视化每个 DBS 电极接触的 STN 的解剖连接。 量身定制的网络分析可在 DBS 中实现个性化的精确建模，而不是一个适合所有模型的 DBS。