高频和低频丘脑底核脑深部电刺激对帕金森病患者力量稳定性的差异效应：一项探索性研究

《Neurology and Therapy》：Differential Effects of High and Low Frequency Subthalamic Nucleus Deep Brain Stimulation on Force Steadiness in Patients with Parkinson’s Disease: An Exploratory Study

　　

引言：丘脑底核脑深部电刺激（STN-DBS）是帕金森病（PD）患者的既定疗法。然而，刺激频率对力量稳定性的频率依赖性影响仍 largely unknown（尚不清楚）。这项探索性研究调查了刺激频率和疾病严重程度如何影响精确捏力过程中的力量稳定性。方法：研究人员对植入STN-DBS的帕金森病患者进行了精确捏力任务中的力量稳定性评估。10名受试者在四种刺激条件下进行了最大自主收缩（MVC）10%和20%的力量追踪任务：（a）130Hz，（b）50Hz，（c）STN-DBS关闭（OFF），（d）130Hz。力量稳定性用量力变异系数（CoV）量化。结果：UPDRS-III评分较高（>25）的帕金森病患者在两个收缩水平上均表现出显著大于UPDRS-III评分≤25亚组的力量CoV（10%MVC：U=2，p=0.038，Cliff's δ=0.83；20%MVC：U=1，p=0.019，Cliff's δ=0.92）。在受损较重亚组（UPDRS-III>25）内，Friedman检验显示在两个收缩水平上STN-DBS效应显著（10%MVC：χ²(3)=8.00，p=0.046；20%MVC：χ²(3)=8.00，p=0.046）。Bonferroni校正的事后多重比较表明，130Hz刺激相对于DBS关闭显著降低了CoV（p=0.044）。结论：在这项探索性研究中，在病情较轻的帕金森病患者中未观察到高频率和低频率刺激参数对力量稳定性的差异效应。根据个体运动表现特征定制STN-DBS方案可能改善帕金森病患者的运动捏力表现，这对日常生活关键执行至关重要。由于选择和分析偏倚，需要进一步的随机对照研究，评估额外的STN-DBS参数并针对不同肌肉。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**

帕金森病（PD）是一种进行性神经退行性疾病，核心症状包括震颤、强直、运动迟缓和步态异常，严重影响患者生活质量。深部脑刺激（DBS）是药物难治性PD的既定神经外科疗法，其中丘脑底核（STN）是最常用的刺激靶点（STN-DBS）。临床实践中，高频刺激（>100 Hz，通常130 Hz）被广泛用于抑制运动症状，而低频刺激（<100 Hz，如50 Hz）在某些情况下也可能改善特定症状（如肢体运动迟缓）。然而，不同频率对精细运动控制——特别是力量稳定性（force steadiness）——的影响仍不清楚。力量稳定性指在等长收缩中维持恒定力量输出的能力，其下降与PD患者日常活动（如捏握物体）的障碍密切相关，但STN-DBS频率参数如何调节该功能尚缺乏系统研究。因此，本研究旨在探讨刺激频率和疾病严重程度对PD患者精确捏力任务中力量稳定性的影响。

**研究内容与结论**

研究人员对10名植入STN-DBS的PD患者开展了一项探索性研究。在药物开启（ON）状态下，受试者在四种刺激条件下执行精确捏力任务：130 Hz（高频）、50 Hz（低频）、STN-DBS关闭（OFF）以及重复的130 Hz（130-B）。通过计算力量变异系数（CoV）量化力量稳定性，目标力量水平为最大自主收缩（MVC）的10%和20%。根据统一帕金森病评定量表第三部分（UPDRS-III）评分，将患者分为更轻障碍组（≤25分，n=4）和更重障碍组（>25分，n=6）。研究得出以下主要结论：高障碍组在所有条件下CoV显著高于低障碍组，表明疾病严重程度是影响力量稳定性的关键因素；在高障碍组内，刺激条件间存在显著差异，其中高频刺激（尤其是130-B）相对于OFF状态显著降低了CoV；而在低障碍组中，高、低频刺激之间未发现差异。论文发表在《Neurology and Therapy》。

**主要关键技术方法**

本研究采用以下关键技术方法：① 受试者队列来源：10名来自单一医学中心的PD患者（8男2女，平均年龄63.36±8.29岁），均植入STN-DBS装置（St. Jude Medical Infinity或Medtronic），平均刺激时长2.45±0.74年，在药物ON状态下完成测试。② 力量记录与任务设计：使用力球测力计（COR2, OTBioelettronica）记录捏力信号，采样率2048 Hz。受试者根据视觉反馈追踪斜坡轨迹，进行10%和20% MVC的等长收缩，每个条件包含多个试次。③ 刺激条件与顺序：固定顺序——130 Hz-A、OFF、50 Hz、130 Hz-B，每条件间隔5分钟适应。④ 数据分析：力量信号经20 Hz低通滤波后，提取稳态期（15秒平台中间6秒）计算CoV；根据UPDRS-III阈值（≤25 vs >25）进行亚组分层。⑤ 统计方法：采用非参数统计分析（Friedman检验、Mann-Whitney U检验、Bonferroni校正事后比较）。

**研究结果**

**疾病严重程度分层下的总体力量CoV**
研究将10名受试者按UPDRS-III评分分为低障碍组（≤25分，n=4）和高障碍组（>25分，n=6）。通过比较所有刺激条件下的合并数据，发现高障碍组在两个收缩水平（10%和20% MVC）上均表现出显著更大的力量CoV。Mann-Whitney U检验显示：10% MVC时U=2，p=0.038，Cliff's δ=0.83；20% MVC时U=1，p=0.019，Cliff's δ=0.92。这表明疾病严重程度较高的患者力量稳定性显著更差。

**所有刺激条件下的力量CoV分析**
对所有10名受试者进行Friedman检验，比较四种刺激条件（130-A、OFF、50 Hz、130-B）下的CoV。在10% MVC下，中位CoV（IQR）依次为：OFF 4.49%（1.84–14.68）、130-A 2.87%（1.92–8.77）、50 Hz 4.06%（1.77–7.54）、130-B 2.63%（1.60–6.30）；20% MVC下类似。OFF条件CoV最高且变异最大，但Friedman检验未发现整体显著差异（10% MVC：χ²(3)=4.92，p=0.18，Kendall's W=0.16；20% MVC：χ²(3)=5.88，p=0.12，Kendall's W=0.20）。

**UPDRS-III>25亚组内的条件特异性比较**
在更重障碍亚组（n=6）中，Friedman检验显示刺激条件间存在显著差异（10% MVC：χ²(3)=8.00，p=0.046；20% MVC：χ²(3)=8.00，p=0.046）。Bonferroni校正后的事后比较表明，仅130-B条件在两种力水平上均显著低于OFF（p=0.044），而130-A和50 Hz与OFF无显著差异。该发现提示高频刺激（尤其重复的130 Hz）可能改善高运动障碍患者的力量稳定性，但低频50 Hz效果不显著且个体变异大。

**讨论与结论**

**讨论总结**
研究人员在讨论中指出，STN-DBS对力量稳定性的影响可能与抑制病理性beta频带（13–30 Hz）活动及降低皮质-丘脑底核（cortico-STN）相干性有关，但本研究未进行电生理测量，无法直接验证这一机制。观察到高频刺激（130 Hz）倾向于降低力量CoV，而低频50 Hz的效果个体差异极大——部分患者改善、部分无变化甚至恶化。疾病严重程度是重要调制因素：高障碍组显示出更大的STN-DBS相关改善空间，而低障碍组在高、低频间无差异，可能是由于其基线力量稳定性已相对较好。研究存在若干局限性：固定刺激顺序（130-A→OFF→50 Hz→130-B）导致疲劳、习惯化及残留效应；未将频率与总电能量剂量（TEED）分离；仅在药物ON状态下测试，缺乏纯STN-DBS效应评估；样本量小且UPDRS-III阈值（>25）为探索性设定。这些因素限制了结论的推广性。此外，未分析震颤对力量变异的影响，也未比较其他DBS靶点（如腹中间核VIM DBS或苍白球内侧部GPi DBS）。

**结论翻译**
在这项探索性研究中，在病情较轻的帕金森病患者中未观察到高频率和低频率刺激参数对力量稳定性的差异效应。STN-DBS很可能主要通过影响beta频带活动来调节力量稳定性等运动功能。STN-DBS 50 Hz刺激的反应在个体间高度变异，包括改善、无效或恶化力量稳定性的案例。尽管如此，这可能不削弱本研究的价值——尽管其受到方法学问题削弱，但提示了潜在价值；因此，需要进行进一步的临床研究，以突出对个性化STN-DBS编程的未满足需求。研究人员主张开展进一步随机研究，系统整合和分析STN-DBS参数（频率、振幅、脉宽、触点配置），将力量稳定性指标纳入STN-DBS编程与评估，可能有助于根据患者特异的临床概貌定制刺激方案，凸显评估STN-DBS对精细运动表现的影响以改善功能性结局的重要性。