2021年09月20日发布 | 1561阅读

【中国声音】评价STN-DBS对左旋多巴诱导的帕金森病开期异动的直接抑制作用

李继平

首都医科大学宣武医院

梅珊珊

首都医科大学宣武医院

贾小菲

首都医科大学宣武医院

张宇清

首都医科大学宣武医院




作者:李继平(第一作者),梅珊珊,贾小菲,张宇清(通讯作者)
单位:首都医科大学宣武医院
 
Li JP, Mei SS, Jia XF, Zhang, YQ. Evaluation of the Direct Effect of Bilateral Deep Brain Stimulation of the Subthalamic Nucleus on Levodopa-Induced On-Dyskinesia in Parkinson's Disease. Front Neurol. 2021;12:595741. doi: 10.3389/fneur.2021.595741.




摘 要

目的:评价在术后早期不减药情况下,STN-DBS对帕金森病患者(PD)左旋多巴诱导的开期异动(LID)的直接抑制作用。


方法:回顾性分析了2017年1月至2019年10月接受STN-DBS手术,术前伴有左旋多巴诱导的开期异动,且无丘脑或苍白球毁损术史的PD患者。术前及术后3个月随访时分别进行统一异动评分量表(UDysRS)第I+III+IV部分和统一帕金森病评分量表第III部分(UPDRS-III)评估,通过术后CT-MRI图像融合计算刺激触点位置,确定直接抑制异动的刺激部位。


结果:共纳入41例患者。术后左旋多巴等效剂量(LEDD)(823.1±201.5mg/天)与基线(844.6±266.1mg/天,P=0.348)无显著变化,而术后UDysRS开期异动评分的中位数(范围)从24(10-58)显著下降至0(0–18),P<0.0001。在术后3个月随访时,所有患者在关机/服药状态下均出现开期LID,而当DBS开启时,39例患者的开期LID消失。对异动有良好抑制作用的触点位于STN上方区域,平均坐标为前后联合中点旁开13.05±1.24mm,后0.13±1.16mm,上0.72±0.78mm。


结论:对STN上方区域高频刺激可直接抑制左旋多巴诱导的开期异动。









前 言







左旋多巴诱导的异动症(levodopa-induced dyskinesia,LID)是帕金森病患者(Parkinson’s disease,PD)长期服用左旋多巴类药物出现的最常见的运动并发症之一。根据统一异动评定量表(Unifified Dyskinesia Rating Scale,UDysRS)的定义[1],LID分为:开期异动和关期肌张力障碍,开期异动是指在药物起效时出现的舞蹈样和肌张力障碍样的不自主运动。临床以开期异动最常见,占存在异动患者的70-80%[2]。STN-DBS可以改善帕金森病症状并减少术后用药[3,4]。多数学者认为STN-DBS对LID的改善是源自于术后减药的间接作用[5-8]。然而,Kim等人发现无论减药与否,STN-DBS均可改善PD患者的LID。Mossner等人通过建立多元回归模型来预测术后异动评分,发现STN-DBS刺激本身可以改善异动[10]。还有一些研究数据也显示STN-DBS可能存在直接控制异动的作用[11-15]。本中心在DBS植入后3天内开机,于术后3个月进行第一次随访,期间药量维持不变,这就为我们提供了机会去观察评估STN-DBS刺激本身直接控制LID的疗效。因为STN-DBS对于开期异动和关期肌张力障碍的治疗策略不同:刺激STN的感觉运动区可以改善帕金森病运动症状(震颤、僵直和少动)[16],同时改善关期肌张力障碍[6,17],但是有报道刺激STN核团可能不能改善开期异动[11]甚至诱发异动[18–20]。因此,本研究仅关注左旋多巴诱导的开期异动。我们回顾性分析了STN-DBS术后3个月内不减药情况下患者开期异动的变化,以评价STN-DBS对左旋多巴诱导的开期异动的直接作用,并进一步确定具有良好抗异动作用的刺激部位。









方 法










研究对象

我们回顾性分析了2017年1月至2019年10月首都医科大学宣武医院146例行双侧STN-DBS术的PD患者的临床记录。纳入术前存在开期异动且UPDRS评分(第四部分,第32项)≥1的患者,排除曾行丘脑或苍白球毁损术的患者。最终,41例患者被纳入本研究,其中女性23例,男性18例。平均年龄62.7±8.2岁。术前平均病程为10.4±3.7年。33例患者为双侧开期LID,8例为单侧肢体的开期LID,均表现为舞蹈样不自主运动。





DBS手术步骤和电极坐标

局部麻醉下植入DBS电极。局麻下头部安装CRW立体定向框架,后行CT扫描,在StealthStation导航系统上将此CT图像与术前MRI融合,设计靶点坐标和穿刺道轨迹。术中通过微电极细胞电生理记录,最后确定手术靶点:美敦力3389电极的触点尖端置于STN腹侧缘上方2-3毫米,使触点0和1位于在STN内;触点2在STN背侧缘处;触点3在STN上方。然后全麻植入延长线及脉冲发生器。术后CT图像与术前MRI融合确认最终的电极触点尖端位置和电极的轨迹,并计算每个触点中心的坐标,每个触点中心(远端至近端:触点0、触点1、触点2和触点3)与电极触点尖端的距离分别为0.75、2.75、4.75和6.75mm。





DBS程控

术后3天内开机,初始参数一般为60-90μs/130-160Hz/1.0-1.5V,并在住院期间调整参数至最佳状态。DBS程控策略如下:首先采用单极刺激方式,对存在术前开期LID的患者选择位于STN背侧缘的触点作为刺激触点,对术前无异动的患者采用STN核团内的触点作为刺激触点;如果症状控制欠佳,则改为双负单极刺激方式,以“STN核团内触点”和“STN上方的触点”为刺激触点;必要时采用交叉电脉冲刺激。


患者术后3个月进行第一次随访评估,以调整刺激参数和药物。随访第1天,在药物关期(至少停药12小时)进DBS触点阈值测试以选择改善PD运动症状最优的触点和刺激参数。然后关机30分钟,患者服用晨起常规剂量的药物;如果出现开期LID,则开机测试刺激触点控制异动的效果。





临床评估与统计分析

临床评估包括术前和术后3个月的UDysRS(part I+III+IV)的开期异动子项目评分和UPDRS-III评分。术前,在至少停用抗帕金森药物12小时后进行基线Med-off状态的UPDRS-III的评估,然后服用通常晨起药物1.5倍等效剂量的美多巴,观察到患者的最佳改善状态,评估Med-on状态时的UPDRS-III。术后3个月随访时,在随访第2天评估开机(Stim-on)状态下的med off和med on状态的UPDRS III,服药量与基线评估一致。临床改善率计算公式为:[(术前-术后)/术前]∗100%。使用t检验或Wilcoxon符号秩检验来确定基线和3个月随访时评分是否有显著差异。统计分析采用SPSS(20.0版本;SPSS Inc,芝加哥,伊利诺伊州)。P<0.05认为差异有统计学意义。









结 果










临床结果

术后左旋多巴日等效剂量当量(levodopa equivalent daily dose,LEDD)为823.1±201.5mg/天,与基线(844.6±266.1mg/天,P=0.348)没有显著差异(图1A)。41例患者中,39例患者未减药,2例患者(患者38,患者40)术后因持续异动减少美多芭用量并加用了金刚烷胺。


但UDysRS开期异动子项目评分则显著降低【从基线24(10-58)降至0(0-18),中位数(范围),P<0.0001;图1B】;STN-DBS术后,87.8%(36/41)的患者UPDRS-IV第32项评分为0分,仅有5例患者(患者27、28、30、38、40)术后仍存在异动。观察术后异动的表现与DBS刺激和药物治疗的关系,术后异动可进一步细分为(表1):1例(患者27)为DBS刺激诱发的异动(stimulation-induced dyskinesia,SID),2例(患者28、30)为单侧肢体的左旋多巴诱发的开期LID,其余2例(患者38、40)在DBS关机并停药下仍存在异动,这可能是由手术所致的STN微损伤引起的手术相关异动(surgery-related dyskinesia,SRD)。也就是说,实际上95%(39/41)的患者的术前左旋多巴诱导的开期LID在STN-DBS刺激后得到完全缓解。


相对于基线Med-off状态,术后Med-off/Stim-on状态UPDRS-III改善57.5±14.5%(从49.95±13.30到20.88±7.68,P<0.0001),Med-on/Stim-on状态UPDRS-III改善69.0±12.4%(从49.95±13.30到15.55±7.11,P<0.0001)(图1C)。


图1. LEDD的变化及UDysRS和UPDRS-III的结果。(A)LEDD:基线844.6±266.1mg/天,术后3个月随访823.1±201.5mg/天。(B)小提琴图显示UDysRS(I+III+IV)评分:基线为24(10-58),术后3个月随访时为0(0-18)。(C)UPDRS-III:基线时Med-off 49.95±13.30,Med-on 21.03±11.87;术后3个月随访时,Med-off/Stim-on和Med-on/Stim-on分别为20.88±7.68、15.55±7.11。数值以平均值±标准差或中位数(范围)表示。****,p<0.0001;**,p<0.01;ns,无统计学差异;LEDD:左旋多巴当量日剂量;UDysRS,统一异动症评定量表;UPDRS-III,统一帕金森病评定量表第三部分。


表1. 异动累及的而身体部位:SID,刺激诱发异动;LID,左旋多巴诱导异动;SRD,手术相关异动






电极坐标及程控设置

术后复查发现有4根电极植入偏深:患者28的左侧电极、患者30右侧电极和患者41双侧电极(图2A-C),电极触点尖端Z轴坐标分别为−7.50、−7.71、−8.31和−7.65mm。患者41在术后第6天重新调整双侧DBS电极位置,左侧电极上提4mm,右侧上提2mm(图2D)。电极尖端相对于前后连合中点的最终坐标如表2所示。


DBS程控设置如表2和附表1所示。术后3个月随访时,所有患者在Med-on/Stim-off状态下存在舞蹈样开期LID。总共74侧DBS电极涉及开期LID的控制,其中72侧电极在程控后,对侧肢体的开期LID完全缓解(图3A):66侧电极使用双负单极刺激或交叉电脉冲刺激(采用的两个刺激触点是:触点1+3或0+3或0+2),6侧电极使用单极刺激(刺激触点为触点2)。通过测试这72侧电极刺激用的138个刺激触点,我们发现刺激背侧触点(65侧电极是触点3,7侧电极为触点2)可直接抑制开期LID,这些刺激触点的中点均高于前后连合平面下1毫米的层面,平均坐标为前后联合中点旁开13.05±1.24mm,向后0.13±1.16mm,向上0.72±0.78mm,大多数(85%)位于前后连合平面以上(图3B,C)。另外,患者28的左侧电极和患者30的右侧电极均采用单极刺激(C+3-),但未能控制对侧开期LID,这两个刺激触点位于STN内(图2A,B)。


图2. 电极位置的3D示意图:(A)患者28,(B)患者30,(C)患者41(初始植入):患者28的左侧电极、患者30的右侧电极和患者41的双侧电极均偏深,最背侧的触点(触点3)位于STN内;患者28的右侧电极和患者31的左侧电极植入满意:触点0和1位于STN内,触点2位于STN背侧缘,触点3位于STN上方。(D)患者41调整电极后。


表2. DBS电极位置及参数设置


图3. 电极和刺激触点分布。(A)开期LID控制良好的72侧电极分布,所有DBS电极均按右侧绘制,便于直接比较。6侧单极刺激电极(黄点为刺激触点)和66侧双负单极刺激或交叉电脉冲刺激电极(红点和蓝点为刺激触点);红点和黄点为控制异动效果好的触点,蓝点为改善PD运动症状效果良好但无控制异动效果的触点,黑点是未刺激触点。(B)72个直接抑制开期LID的触点分布(二维图);(C)直接控制开期LID的72个刺激触点的z坐标分布:61/72(85%)位于前后连合平面以上(Z=0),平均为0.72±0.78mm(−1mm~2.36mm)。





不良事件

31侧电极的55个触点(19例患者)可导致SID(附表1),这些触点均位于STN核团内。其中18例患者采用背侧触点刺激或双负单极刺激后,SID完全缓解,1例患者术后3个月仍存在持续性SID(患者27)。4例患者(患者37-40)术后出现SRD,2例患者在术后随访前SRD自行缓解(患者37、39),2例患者(患者38、40)术后3个月随访时SRD持续存在,1例(患者25)发生切口感染。





特殊病例

患者41最初植DBS电极后使用最背侧触点的单极刺激(C+3-),甚至将美多芭从125毫克每4小时(q4h)减至62.5毫克q4h,但仍存在双侧LID,电极尖端的坐标相对于连合中点为左侧(X,Y,Z−12.35,−5.74,−8.31mm),右侧(10.85,−2.59,−7.65mm)。术后第6天,在局麻下将双侧电极向背侧调整,左侧DBS电极上提4mm,右侧上提2mm,调整后触点3刺激可以直接抑制LID(图2C,D)。


在术后3个月随访时,有5例患者(患者27、28、30、38和40)仍存在异动:2例患者(患者38、40)出现SRD,并分别在术后4至6个月自行缓解;1例(患者27)患者存在SID,在术后一年因震颤症状减轻,可以SID阈值下刺激获得较好的症状改善,SID最终改善;其余2例患者(患者28,30)为左旋多巴诱导的单侧开期异动,药物减量后缓解。









讨 论







从整体层面来说,在术后LEDD与基线没有显著变化的情况下,UDysRS开期异动评分显著下降;从个体层面来看,术后3个月随访时,41例患者在Stim-off/Med-on状态下均存在左旋多巴诱导的开期LID,但DBS开启后,39例(95%)患者开期LID消失。以上结果证实STN-DBS刺激可直接抑制左旋多巴诱导的开期LID。


关键问题是:到底是STN核团内或是STN核团周围哪个特定区域存在直接抗异动的作用。我们发现刺激STN核团本身并不能抑制开期LID,甚至诱发SID,这与之前的报道一致[11,18-20]。我们发现可以较好控制开期LID的触点均高于前后连合下1mm的平面(Z=−1),该平面一般是STN背侧缘所在的位置[4,22]。这表明,刺激STN上方区域可以直接抑制开期LID。之前有研究通过将电极位置叠加到Schaltenbrand-Wahren图谱[13]或使用DBS刺激组织激活模型[23]也有相同的发现。STN上方区域是STN背侧缘和丘脑腹侧之间的复杂区域,包括未定带[24]和Forel’s field H[25],此处苍白球-丘脑、苍白球-丘脑底核和丘脑底核-苍白球的传导纤维分布密集,刺激这些纤维可能会达到类似于GPi-DBS的效果,因此可以直接抑制异动。此外,我们发现绝大多数(86%)抗开期LID的刺激触点位于前后连合上方(Z=0),平均坐标为连合中点上方0.72mm(Z=+0.72),这与Yoichi的观察一致[12],提示STN上方区域的背侧可能具有更明确的抗异动效果。


本研究中所报道的STN-DBS控制异动的效果要优于以往的文献报道,主要是由于我们Medtronic 3389电极植入位置比常规放置方法[26,27]上提2-3mm。STN-DBS不能达到良好的抗异动的效果可能是由于DBS电极植入过深,刺激不足以覆盖STN上方区域,这就是本研究中4侧电极植入偏深存在的情况(患者28的左侧电极、患者30右侧电极和患者41双侧电极),而其中2侧电极(患者41的左右侧电极)向背侧调整后能够控制异动也证实了这一点。可见,STN-DBS的电极植入深度是控制异动的关键。此外,研究认为改善PD运动症状最佳的区域是位于STN中心与STN背侧缘之间的区域[22,28,29]。因此,我们将3389电极置于STN腹侧缘上2-3mm,以确保触点覆盖到STN背侧三分之二(STN的运动区)及STN上方区域,临床结果也证实这样的电极植入是有效的。


另外很重要的一点是:我们仔细观察了术后异动与药物和DBS刺激之间的关系,细分了术后异动的类型。STN-DBS术后,特别是术后早期,异动的情况会比较复杂。除了药物诱发的异动(LID)外,还可能出现两种新的异动类型:(1)DBS刺激诱发的异动(SID)[18-20],即DBS刺激时发生、刺激关闭时消失的异常的不自主运动。本研究中46.3%(19/41)的患者可出现SID,而绝大多数(18/19,95%)的患者通过调整DBS刺激设置后SID完全缓解。(2)手术相关异动(SRD),STN-DBS术后在停药(Med-off)并关机(Stim-off)时仍存在的异动,可能由手术所致STN的微损伤导致,一般在术后在数周或数月内自行缓解[21]。本研究中有4例患者术后出现SRD,并在术后2周到6个月之间自行缓解。这两种类型的异动被认为是STN-DBS术后暂时的不良反应,通常预示着DBS效果良好[18-21]。本研究中,患者术后异动均表现为舞蹈样的不自主运动。术后异动,尽管表现相同,但诱导因素不同,则对应的治疗策略不同,因此对术后异动进行分类,对于评价STN-DBS对改善某一类型的异动的疗效以及明确相应的治疗策略非常重要。









结 论







STN上方区域的高频刺激可以直接抑制左旋多巴诱导的开期LID。对伴有开期LID的PD患者的程控策略是同时刺激STN的感觉运动区和STN上方区域。控制电极植入深度,使DBS触点可覆盖到STN上方区域是控制异动的关键。









第一作者简介







李继平 主治医师

首都医科大学宣武医院

医学博士,首都医科大学宣武医院功能神经外科主治医师,讲师。


专业方向:功能性脑病的外科治疗,主要致力于帕金森病、震颤、肌张力障碍等运动障碍疾病的外科治疗,在帕金森病神经调控治疗领域积累了丰富经验。以第一作者或通讯作者发表SCI收录论文7篇及国内核心期刊期刊论文11篇,参编专著1部。









通讯作者简介







张宇清  主任医师

首都医科大学宣武医院

医学博士,主任医师,研究生导师

迄今为止已独立完成运动障碍病(帕金森病、原发性震颤、多系统萎缩、扭转痉挛,痉挛性截瘫、脑瘫等)手术5000余例

担任中国神经调控联盟常务理事









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