综述：脑深部刺激术效果的术前神经基质：系统综述与跨疾病网络整合研究

《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》：Pre-operative neural substrates of deep brain stimulation outcomes: A systematic review and cross-disorder network synthesis

　　

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  首次对既往所有报道的适应症中DBS疗效的术前神经影像基础进行系统综合研究。
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  DBS反应的术前基础呈现出两个层次：在共享的高阶网络内存在疾病特异性的环路。
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  在帕金森病中，术前核心节点映射至皮层-纹状体-丘脑-皮层运动环路（M1、丘脑、脑干、STN）。
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  在重度抑郁症中，术前核心节点定位在前额-边缘-纹状体环路（杏仁核、MFG、FOC）。
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  显著性网络、默认模式网络和 cerebellar 网络在PD和MDD中反复出现，提示DBS患者选择可能存在共同基础。

引言

深部脑刺激（DBS）通过调节分布广泛的脑环路来产生治疗性的行为改变，从而应对以往难以治疗的运动和精神疾病（Elias et al., 2021a, Meng et al., 2023），该方法的适应症已有大幅扩展，但仍持续面临个体疗效异质性的持久挑战（Lee et al., 2019, Lozano et al., 2019）。大约三分之一的帕金森病（PD）患者运动改善不到30%（Weaver et al., 2012），而接受难治性抑郁（MDD）治疗的患者中约有一半未达到50%的情绪反应（Dougherty et al., 2015, Holtzheimer et al., 2017）。这种变异性指向一个基本问题：脑部的预存组织结构——即DBS发挥作用的物质基础——如何影响刺激的效应？

迄今为止，大多数DBS神经影像研究侧重于术后因素：活动触点位于何处、刺激场激活了哪些组织（Bot et al., 2018, Meyer et al., 2024），以及哪些下游网络被激活（Fan et al., 2023, Horn et al., 2025, Jiang et al., 2022, Shen et al., 2020, Xue et al., 2023）。这些研究已汇聚到一种DBS的网络观，即治疗效果取决于分布广泛的皮层-皮层下环路的激活，而非单一核团（Rajamani et al., 2024）。进一步的证据细化了这一观点：DBS不仅激活这些网络，还能部分逆转其病理状态。在PD中，丘脑底核（STN）刺激可抑制过度的皮层beta振荡和病理性同步（Eusebio et al., 2011）。在运动和神经精神两类适应症中，刺激还能将异常的静息态连接向健康对照者的模式转变（Bai et al., 2022, Chu et al., 2023, Figee et al., 2013）。因此，术前网络组织在两个方面与疗效相关：它决定了DBS需要逆转的异常程度，也影响了这种逆转在生物学上的可实现程度。已有的几项术前研究已初步指向这一方向。Sankar等（2020）将术前胼胝体下扣带回容积与MDD行SCC-DBS后的抗抑郁反应联系起来；Albano等（2023）将丘脑底核的静息态连接与PD行STN-DBS的运动反应联系起来。在其他靶点和适应症中，扩散、结构和代谢成像也出现了类似的发现。但每项报告通常仅局限于单一模态、单一靶点或单一疾病，尚无综合分析退一步来审视文献中最一致地反复出现的区域是哪些——或它们在网络层面如何组配在一起。

我们对预测DBS良好反应的术前神经影像脑特征缺乏了解，这具有临床后果。标准的DBS候选者选择依赖于临床评估，如PD中的左旋多巴挑战试验（Bronstein et al., 2011, Defer et al., 1999, Ramirez-Zamora and Ostrem, 2018, Wolke et al., 2023），以及神经精神类适应症中的治疗抵抗标准，这些标准捕捉的是行为表型，而非底层脑特征的精确度量。即使在手术量大的中心，非最佳反应者的比例仍然可观（Habets et al., 2022, Janssen et al., 2014, Mahajan et al., 2021, Odekerken et al., 2013），缺乏患者层面的选择工具被认为是MDD两项随机试验失败的一个因素（Dougherty et al., 2015, Holtzheimer et al., 2017）。磁共振成像（MRI）已整合到DBS工作流程中，包括手术规划和植入后安全考量（Boutet et al., 2019）；所缺少的不是影像本身，而是对哪些术前特征携带疗效信息的系统性描述。

在此，我们针对所有已报道的DBS适应症提出两个问题：（1）哪些术前脑区在文献中与DBS疗效关联最为频繁且一致，以及（2）这些区域嵌入于哪些网络。为回答这些问题，我们对DBS疗效的术前神经影像研究进行了系统综述，根据各区域在报道中与疗效关联的频率（按样本量加权）进行排名，然后结合健康对照者的规范连接组图谱及图论度量指标，来表征其内部组织结构和全脑参与度。所呈现的整体图景旨在作为综合性的起始点，以阐明与DBS反应相关的关键区域和网络，并为评估DBS患者选择的研究提供循证框架。

各章节摘要

文献筛选与数据提取

与DBS疗效相关的术前脑区识别通过系统文献综述完成。检索策略和筛选方法的详细描述见补充表1。简而言之，我们遵循PRISMA 2020指南（Page et al., 2021），从Ovid-Medline和Cochrane Library检索数据，最终检索于2024年6月完成。每篇摘要均由两名审查者（AS, KK）独立使用Covidence进行筛选（//www.covidence.org)

结果

系统检索共识别出2226条记录。去除重复项（n = 71）后，2155条记录进行了标题和摘要筛选。其中165篇报告被检索全文；1篇无法获取，164篇全文进行纳入资格评估，其中53篇满足所有纳入标准并纳入进一步分析。（选择流程见补充图1）。除5项外，所有纳入研究的随访时长均有报道

讨论

跨文献而言，术前神经影像揭示了与DBS疗效相关脑区的两层组织结构。在我们综合的53项研究（n = 1758名患者）中，所报道的区域形成了疾病特异性的空间模式：帕金森病（PD）中的运动环路与重度抑郁症（MDD）中的前额-边缘网络，内部网络分析在每种适应症中识别出一组核心区域。外部网络分析随后显示

结论

术前神经影像可为深部脑刺激（DBS）的患者选择提供信息。DBS反应的物质基础似乎沿着跨疾病反复出现的原理进行组织，这引发了候选者选择可能最终超越逐疾病标准、迈向统一网络层面评估谁可能受益的可能性。将这些模式转化为补充临床评估的前瞻性工具是未来工作的一个重要方向。正如

作者贡献

YB、TAR、AZY、CKH、BD、NL、MH、SKK、HF、LS、AY、GMI、CG、VT、AV、AF、JZ、AML、JG、AB参与了研究的概念和设计。YB、TAR、AZY、CKH、RB、MMH、AS、KK、JG、AB参与了数据的获取和分析。YB、TAR、AZY、CKH、JG、AB参与了文本撰写或图表准备。

生成式AI及AI辅助技术在写作过程中的声明

在本文准备过程中，作者使用ChatGPT和Claude进行语言编辑。在使用这些工具后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

资助

本工作得到国家自然科学基金委员会（资助号82402252）和非传染性慢性疾病-国家重点研发计划（资助号2023ZD0515200）的支持

利益冲突声明

F. 从Abbott、Boston Scientific和Medtronic获得咨询费和研究支持。A.M.L.是功能神经调控科学总监，并为Medtronic、Abbott、Boston Scientific、InSightec和聚焦超声基金会提供咨询服务。S.K.K.从Abbott、Boston Scientific、inBrain、Medtronic、Novo Nordisk、帕金森加拿大及运动障碍学会获得酬金、咨询和/或演讲费；并从帕金森加拿大、CIHR、MJFF获得研究支持，

致谢

无。

Yutong Bai|Tiffany A. Rodrigues|Andrew Z. Yang|Chao-Kai Hu|Rafael Buongermini|Mohammad Mehdi Hajiabadi|Andrew Son|Kristine Keon|Benjamin Davidson|Nir Lipsman|Mojgan Hodaie|Suneil K. Kalia|Houyou Fan|Lin Shi|Anchao Yang|George M. Ibrahim|Carolina Gorodetsky|Victor M. Tang|Artur Vetkas|Alfonso Fasano|Alexandre Boutet