丘脑底核脑深部刺激术的参数设置及调整

　　作者：姜秀峰 周晓平 胡小吾 作者单位：中国人民解放军第二军医大学附属长海医院神经外科， 上海 200433

　　【摘要】 目的 探讨帕金森病 (PD) 丘脑底核 (STN) 脑深部刺激术 (DBS) 术中、术后脉冲发生器的参数调整。 方法 回顾采用STN-DBS治疗的62例帕金森病病人的病历资料，对病人术中及术后刺激参数的调整进行分析。 结果 32例行单侧手术者均接受单极刺激;30例行双侧手术病人中，接受双侧双极刺激25例，双侧单极刺激2例，一侧单极刺激、另一侧双极刺激3例。7例触点调整均为上移。统一帕金森病评定量表 (UPDRS) 运动评分改善率双侧刺激优于单侧刺激。本组刺激参数为：电压双极1～4 V，单极1～3.5 V;脉宽60～120 μs;频率180～190 Hz。 结论 STN-DBS术后病人采用适当刺激参数可获得安全可靠的疗效，电压调整对PD症状控制作用明显，脉宽及频率的调整相对较少;双侧刺激效果更佳。

　　【关键词】 帕金森病 深部脑刺激法 丘脑底核 参数

　　Establishment and adjustment of parameters for deep brain stimulation of the subthalamic nucleus

　　JIANG Xiufeng, ZHOU Xiaoping, HU Xiaowu, et al

　　Department of Neurosurgery, Changhai Hospital Affiliated to Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

　　Abstract: Objective To explore the parameter adjustment during and after deep brain stimulation (DBS) of the subthalamic nucleus (STN) in Parkinson's disease (PD) patient. Methods Data of 62 PD patients undergoing STN-DBS were reviewed and the adjustment of stimulation parameters during and after the operation was analyzed retrospectively. Results Monopolar stimulation was used in 32 patients who underwent unilateral operation, while in 30 patients undergoing bilateral operations, 25 were stimulated by bipolar model, 2 by monopolar model, and 3 by monopolar stimulation in one side and bipolar in another side. Superior shift of electrode contact point was found in 7 cases. UPDRS motor score improvement of bilateral stimulation was better than that of unilateral stimulation. Parameter settings in this group were: voltage 1-4 V (bipolar), 1-3.5 V (monopolar), pulse width 60-120 μs, and frequency 180-190 Hz. Conclusion Proper parameter settings of STN-DBS can gain safe and reliable therapeutic effects in PD patients. Voltage adjustment can markedly control PD symptoms, while adjustment of pulse width or frequency is less used relatively, and bilateral STN-DBS leads to better symptomatic improvement of PD.

　　Key words: Parkinson disease; deep brain stimulation; subthalamic nucleus; parameter 2000年1月~2004年3月，我们对62例经丘脑底核 (STN) 脑深部刺激术 (DBS) 治疗的帕金森病 (PD) 病人的术后刺激参数程控进行了随访，发现其对症状控制有着非常重要的意义，现报道如下。

　　1 对象与方法

　　1.1 临床资料 男32例，女30例;年龄37~79岁，平均65.3岁;病史4~14年，平均8.8年。临床表现：单纯肢体震颤10例，震颤及肢体僵硬45例 (其中有明显“开-关”症状8例)，以开步和转身困难、步僵为主要症状7例;异动症6例。病人均服用美多巴、安坦、息宁等药物治疗，疗效不理想。

　　1.2 手术方法 局麻下安装CRW-FN立体定向头架，行1.5T MRI (Siemens) 扫描。采用图像直接定位和坐标值定位相结合的方法计算靶点坐标。刺激靶点为STN，双侧30例，单侧32例。植入四触点的电极 (DBS Electrode Model 3389)，用临时脉冲发生器刺激，观察不同电压和不同触点的刺激效果和不良反应。术中在刺激电极固定前后行C型臂X-线机透视，确保电极没有扭曲，位置准确;或在电极植入后重复行MRI扫描，观察电极位置，同时排除脑出血等情况。如刺激效果测试满意，则在全麻下于右侧胸部皮下植入脉冲发生器 (Kinetra Model 7428 Neurostimulator双通道，Soletro Model 7426 Neurostimulator单通道)。以开步和转身困难为主要症状的病人在术中无法观察刺激效果，在植入刺激电极后3 d，开启临时脉冲发生器，刺激4～7 d，于症状改善后再次手术植入脉冲发生器。

　　1.3 术中刺激观察 术中病人植入电极后常规使用临时刺激器进行临时刺激效果观察，主要观察震颤及僵硬症状的改善情况。以相同的刺激参数检测不同刺激位点的疗效，再以最小电压取得最佳效果，然后逐步提高刺激电压，观察副作用。

　　1.4 术后程控随访 术后1个月左右使用体外感应式程控仪 (Medtronic N'vision Programmer 8840) 对病人进行程控。对疗效不理想者进行多次程控调节，直到效果满意。

　　1.5 疗效评价 分别于手术前、后对病人在服药前后及刺激器开、关状态下进行评价，使用统一帕金森病评定量表 (UPDRS) 的第三部分运动评分。按以下公式计算运动评分改善率： (关闭时UPDRS运动评分-开启时UPDRS运动评分) ÷ 关闭时UPDRS运动评分 × 100%。

　　2 结 果

　　2.1 术中临时刺激观察 刺激开启前，约50%的病人会在植入电极到位后症状出现不同程度的缓解，效果持续数天至1个月左右，此即“微毁损效应”。术中通常使用刺激参数为电压1～4 V，脉宽90 μs，频率185 Hz，双极刺激模式。临时刺激开启后病人震颤、僵硬均有不同程度下降，肢体活动灵活性好转，症状改善程度随电压提高而提高，运动迟缓次之，姿势、平衡等症状术中无法测试。大部分病人在电压为6～8 V时出现头昏、肢体发麻等症状，少数病人可出现同向凝视。

　　2.2 术后刺激参数程控

　　2.2.1 电压： 调整电压最常用且最敏感，本组均有电压的调高，双极模式的调整范围为1～4 V，单极模式电压范围为1～3.5 V。几乎所有PD症状经电压在以上范围内的提高均有明显改善，大部分病人通过调整电压即可控制症状，其中震颤、僵硬对电压变化尤其敏感，而运动迟缓次之，姿势、平衡等症状反应较差。90%病人的电压调整范围在0～0.8 V。术后1年以上的病人电压变动较少，其中8例在2年后上调了0.5 V。

　　2.2.2 脉宽： 本组脉宽设为60～120 μs，疗效稳定且无明显副作用。其中2例震颤病人在调节电压效果不理想的情况下增加脉宽达120 μs后控制了症状，但是此后电压的调节幅度受限，电压高于3.5 V即可引起病人头昏、肢体发麻不适。1例病人由于感觉下肢酸胀、沉重感而将脉宽由90 μs降为60 μs，其后好转。其余病人的脉宽设为90 μs，未发生变动。

　　2.2.3 频率： 在130～190 Hz范围内，频率增加对病人症状有一定程度的改善。本组频率最后均设为180～190 Hz，效果明确且无明显副作用，很少再进行调整。

　　2.2.4 单极刺激与双极刺激模式： 本组32例单侧手术病人均接受单极刺激;30例双侧手术病人中，接受双侧双极刺激25例，双侧单极刺激2例，一侧单极刺激、另一侧双极刺激3例。单极刺激与双极刺激模式测试中发现：在频率及脉宽相同的情况下，同一病人采用单极刺激时所需要的电压明显小于双极刺激，约低0.5～1 V。

　　2.2.5 刺激触点的变化： 2例病人术后经反复调整仍疗效不佳，复查MRI示电极位置过深，再次手术上调整个电极后症状控制。5例病人于3～6个月后发现程控时需将刺激触点上移1个触点才能继续控制症状。其余病人触点未进行改动。

　　2.2.6 单侧与双侧DBS： 术后脉冲发生器开启时，在“关”状态下，双侧刺激UPDRS运动评分改善率为(45.2 ± 13.6) %，高于单侧刺激的 (36.4 ± 11.8) %，两样本经t检验，P < 0.01;在“开”状态下，双侧刺激UPDRS运动评分改善率为 (25.7 ± 11.5) %，较单侧刺激的 (19.6 ± 12.4) %要高，两样本经t检验，P < 0.05。双侧刺激对中线症状改善更明显，而单侧刺激则无明显改善。双侧手术病人中的25例采用双极刺激模式即可得到良好效果，而单侧手术病人均需采用单极刺激模式，才能达到满意效果。

　　2.2.7 药物调整： 本组于术后3个月内缓慢减少PD药物用量，以配合刺激参数的调节，共有41例病人药物最终减量1/3~2/3。6例有异动症的病人通过每日缓慢增加刺激电压和减少左旋多巴用量，3个月内均得到控制。病人在术后1年内，程控调节次数为3~10次，而1年以后病人要求程控的次数为0~4次/年。

　　3 讨 论

　　本组病人采用STN-DBS治疗，取得了良好的疗效。但由于DBS治疗PD机制尚不明确，因此各种刺激参数的合理设定尚缺乏理论依据，目前尚未形成统一的意见。

　　术中临时刺激效果是判断定位准确、治疗有效的主要依据。本组术中进行临时刺激时发现，震颤、僵硬症状均有不同程度的改善，这是决定手术是否继续的依据。震颤可受病人的心理因素，如紧张不安、过分担忧手术疗效等影响;因此，我们认为僵硬体征的改善是更为客观的依据。以往的研究发现：DBS术中经常出现微毁损效应，即电极到达靶点未进行刺激时即已出现治疗效果，往往预示手术将取得良好效果。本组术中约50%病人出现微毁损效应。微毁损效应可持续数天到1个月，往往会干扰术后的参数调整;因此，我们在术后1个月开始进行程控。因刺激后肌张力降低在术中无法观察，本组对以开步和转身困难为主要症状的病人通过分次手术，观察确认疗效确切后，行再次手术植入脉冲发生器。因此，对于此类病人我们认为：分次手术可更好地保证植入术后的效果。本组术中刺激测试发现：约90%的病人在电压为6～8 V时有头昏、肢体发麻及同向凝视的副作用，提示6～8 V可作为电压设定的上限，电压过高可能导致刺激范围扩大，引起周边相邻神经元或传导束的刺激性副作用。

　　DBS术后需要反复程控调节刺激参数，本组病人术后1年内要求程控的次数为3～10次，尤其术后3个月内次数更多，而1年以上病人要求程控的次数为0～4次/年，说明此时疗效已相对稳定。我们认为这可能与以下因素有关：①微毁损效应逐渐消失导致短期内程控次数较多，完全消失后疗效渐趋稳定。②处理好服药与刺激的协调配合，最终达到药物与刺激协调的稳定疗效，需要一定的时间。本组6例异动症的病人通过每日缓慢增加刺激电压和减少左旋多巴的用量，3个月内均得到控制。

　　Moro等[1]认为：采用较高频率的刺激才能获得良好效果;电压是充分改变STN活性最具决定性的因素。本组电压调整在双极模式者为1～4 V，单极模式为1～3.5 V，PD症状经电压在以上范围内的提高均有明显改善，大部分病人通过调整电压即可控制症状，其中震颤、僵硬症状对电压变化尤其敏感，而运动迟缓次之，姿势、平衡等症状反应再次。因此，我们认为：电压在几种刺激参数中相对而言最灵敏、最有效，在术后程控中占首要地位，脉宽、频率调整往往在单纯调节电压不能达到较好疗效时才被采用。本组90%的病人电压调整范围为0～0.8 V。1年以上病人的电压变动较少，提示1年以后刺激效果进入稳定阶段。8例在2年后电压上调了0.5 V，提示随着PD疾病本身的进展，部分病人需适当调高电压或其他参数。

　　本组脉宽设为60～120 μs，疗效稳定而无明显副作用。其中2例震颤病人在调节电压效果不理想的情况下增加脉宽达120 μs后控制了症状，但此后电压的调节幅度受限，电压高于3.5 V即可引起病人头昏、肢体发麻不适。1例病人感觉下肢酸胀、沉重感，将脉宽由90 μs降为60 μs后好转。其余病人的脉宽设为90 μs而未发生变动。这些现象提示增高脉宽后可提高疗效，但也会导致电压可调节范围缩小或出现副作用，同时大大缩短了电池的使用寿命。国外文献也有类似报道[2]。还有作者认为：采用最窄的脉宽和较高的电压组合最为有效[1]。既往报道PD症状一般在高频刺激 (130～185 Hz) 下才有明显疗效[1，2]，最近的STN-DBS研究证实低频刺激 (5～10 Hz和20～25 Hz) 可加重运动迟缓症状[3]。本组在130～190 Hz范围内调试，频率增加对于病人症状有一定程度的改善，但最后均设为180～190 Hz，效果明确而无明显副作用，较少进行调整。

　　O'Suilleabhain等[4]研究了11例STN-DBS治疗病人，认为单极刺激比双极刺激控制震颤的效果要好10%～25%，单极刺激能以更低的电压获得与双极刺激相似的效果，但在3～4 V时刺激副作用较常见，而双极刺激无类似副作用。本组在频率及脉宽相同的情况下，同一病人采用单极刺激时所需要的电压明显小于双极刺激 (低0.5～1 V左右)，提示单极刺激强度高于双极刺激模式。单极刺激是以胸部脉冲发生器为正极的，可与脑内电极的负极形成较大的电流环路;而双极刺激则为脑内电极的两个触点之间形成的局部电流环路，这种差异可能导致了刺激强度的不同。单极刺激相对双极刺激耗电更明显。

　　本组共7例病人刺激触点发生了变化，其中2例电极位置过深而需再次手术上调电极，5例病人于3～6个月后发现程控时需将刺激触点上移1个触点才能继续控制症状。说明部分病人颅内电极的位置在术后有下移的现象。分析可能与以下因素有关：①术中电极固定盖帽时导致电极向下移位。②术中脑脊液丢失较多，术后脑脊液的再次充盈使病人脑组织复位，导致电极位置相对下移。因此，术中应注意尽量减少脑脊液的丢失，使用C型臂X-线机或术后MRI复查验证靶点位置，以减少移位发生。

　　本组无论在“开”或“关”状态，双侧刺激UPDRS运动评分改善率均高于单侧刺激;且双侧刺激对改善中线症状更明显，而单侧刺激则无明显改善。30例双侧手术病人中的25例采用双极刺激模式，以较低的刺激强度，获得了良好的效果，而单侧手术病人则均需采用单极刺激模式。因此，我们认为：STN-DBS手术应当推荐双侧手术而非单侧，双侧手术的效果除了能全面改善PD病人的症状外，采用双极刺激模式耗电较少，具有经济意义。

　　总之，本组资料表明：DBS手术病人采用适当的刺激参数 (电压双极1～4 V，单极1～3 V;脉宽90 μs，频率180～190 Hz)，可获得安全可靠疗效;双侧手术效果更佳。

　　【参考文献】

　　[1] Moro E, Esselink RJ, Xie J, et al. The impact on Parkinson's disease of electrical parameter settings in STN stimulation [J]. Neurology, 2002; 59(5): 706-713.

　　[2] Rizzone M, Lanotte M, Bergamasco B, et al. Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in Parkinson's disease: effects of variation in stimulation parameters [J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2001; 71(2): 215-219.

　　[3] Fogelson N, Kuhn AA, Silberstein P, et al. Frequency dependent effects of subthalamic nucleus stimulation in Parkinson's disease [J]. Neurosci Lett, 2005; 382(1-2): 5-9.

　　[4] O'Suilleabhain PE, Frawley W, Giller C, et al. Tremor response to polarity, voltage, pulsewidth and frequency of thalamic stimulation [J]. Neurology, 2003; 60(5): 786-790.