关键词
脑深部电刺激, 步态, 节律, 传感器, 平衡，UPDRS
研究背景
丘脑底核脑深部电刺激STN-DBS已成为改善帕金森病（PD）症状（例如静息性震颤和肢体僵硬）的常用方法，这些症状对药物治疗无效。然而，姿势步态异常（Postural instability）——一种与 PD 患者跌倒密切相关的症状。由于这种治疗的潜在缺陷，接受STN-DBS的PD患者在手术后可能会表现出更高的跌倒风险，因此STN-DBS被认为是导致术后超过一年的患者跌倒率增加的一个原因。研究表明，高频STN-DBS刺激可能不足以控制 PD 人群姿势不稳定的症状。
为了应对姿势步态异常和尽量避免跌倒风险的记录增加，研究人员调查了改变刺激参数（例如电压幅度或刺激频率）是否能够改善此类症状的术后管理。先前的研究发现，低频刺激 (60–80 Hz) 可以改善轴向运动症状，例如姿势步态异常，而对肢体震颤的管理没有显着的不利影响。虽然与高频刺激相比，使用低频STN-DBS 似乎有利于改善轴向症状，这种改善的确切治疗机制仍未得到证实。此外，迄今为止所报告的响应低频STN-DBS刺激策略的运动症状变化几乎完全基于公认的，但通常是主观的临床量表或时空测量。近几年，针对帕金森病患者进行的最佳药物治疗研究提供了证据，表明可穿戴传感器可以为该类人群平衡和姿势步态异常提供重要的依据。
在对PD患者进行最佳药物治疗的研究中，使用加速度衍生的测量方法，谐波比是最常报告的动态姿势稳定性测量方法。谐波比使用与步态相关的加速度来提供一个独特的测量步态节奏和动态姿势稳定性。较难适应通常与步行相关的小姿势挑战的人表现出较不规律的步态模式。这种困难体现在较低的谐波比率上，研究表明，较低的谐波比率可以将经历过跌倒的 PD患者与没有经历过跌倒的PD患者区分开来。尽管这一客观测量已在文献中广泛使用，但迄今为止，还没有研究使用谐波比来了解STN-DBS对患者PD的步态相关变化或低频刺激对动态姿势稳定性的影响。
针对姿势步态异常和跌倒风险增加，研究人员尝试改变刺激参数来改善此类症状的术后处理。2021年8月10日，一项低频STN-DBS对帕金森病患者步态节律客观测量影响的双盲随机交叉可行性试验，结果发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》期刊上。
DBS护理人员根据计算机生成的随机序列，将STN-DBS刺激参数设置为两种治疗参数之一：(i) 高频(> 100 Hz)或 (ii) 低频刺激(60 Hz)。具体而言，高频与低频刺激保持总电能输送（TEED）一致。在高频和低频条件之间强制执行一小时的缓冲器，以限制任何遗留效应的风险。为了限制偏倚风险，只有DBS护理人员知道 STN-DBS 设置，参与者和管理评估的研究人员对刺激参数均不知情。通过三轴加速度计得到参与者的加速度等信息，通过算法得出谐波比率，转换成步态节律和动态姿势稳定性。
图1：三轴加速度计A固定在头带上，B固定在参与者的背部
控制行走速度的线性混合模型分析表明，在步态试验期间，低频与高频刺激对躯干的ML和VT节律性产生了显著的主要影响。与高频刺激相比，低频刺激条件下步态节律性显著增加。随后的分析表明，在使用低频 STN-DBS 步行期间，ML 躯干节律的这些改善不受步行速度、欧几里德距离、TEED 或电极的 X、Y 和 Z 距离的显着影响。此外，鉴于在高频和低频条件下观察到的 ML 躯干节律之间的平均差异 (0.42) 大于该结果的 MDC 评分 (0.32)，这种具有统计学意义的改善也被认为具有临床意义。在控制症状严重程度时，发现 AP、ML 和 VT 方向的躯干节律有显着的主效应。p = 0.030) 和 VT (B = 0.40, p = 0.017) 方向。与高频刺激相比，低频刺激仅显着增加了 VT 躯干运动的幅度。
高频和低频条件之间的步行速度、节奏、步时间或步时间变异性没有显着差异。此外，低频和高频刺激条件之间的任何临床活动性测量或症状严重程度测量（MDS-UPDRS III或后拉测试）均未报告差异。
需要指出，并非所有参与者都能耐受低频刺激，在某些情况下，步态改善的代价是降低了治疗震颤的疗效。在完成评估的14名参与者中，有10名在低频刺激下经历了静止性震颤症状的恶化。其中6名参与者能够顺利完成评估，但其余4名参与者在接受低频刺激时无法完成评估。
在先前研究中，部分患者在使用高频STN-DBS时姿势稳定性下降。试验结果表明，在高频刺激期间，具有更多位于腹侧的电极的参与者更有可能在动态姿势稳定性方面出现缺陷。
结论
🔹 与高频刺激相比，低频STN-DBS改善了PD患者的动态姿势稳定性。虽然确切的潜在治疗机制仍未得到证实，但这种改善与电极的解剖位置、症状严重程度和TEED无关。
🔹 值得注意的是，低频刺激并不是所有参与者都能很好地耐受，因为一些参与者经历了静止性震颤的重新出现。对于这些患者，建议提倡替代疗法，例如基于运动的干预，补充高频STN-DBS，提高患者的稳定性。
🔹 低频 STN-DBS对于电极位于STN腹侧的患者，在步态和轴向症状方面可能会有更大的改善。
🔹 这项研究的结果为低频STN-DBS刺激改善PD患者姿势步态异常（Postural instability）的潜在疗效提供了证据。
Conway ZJ, Silburn PA, Perera T, O'Maley K, Cole MH. Low-frequency STN-DBS provides acute gait improvements in Parkinson's disease: a double-blinded randomised cross-over feasibility trial. J Neuroeng Rehabil. 2021 Aug 10;18(1):125.
doi: 10.1186/s12984-021-00921-4.
PMID: 34376190; PMCID: PMC8353795.
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