【摘 要】
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帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种神经系统退行性疾病,其患者常表现为疲劳、焦虑、疼痛、睡眠障碍、尿频尿急等,并伴随着运动迟缓、静止性震颤和肌僵直等运动症状。丘脑底核(Subthalamic nucleus,STN)脑深部刺激(Deep brain stimulation,DBS)由于可以有效缓解PD症状在临床上广泛应用。研究脑深部刺激对帕金森病的作用机理,有助于指导DB
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帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种神经系统退行性疾病,其患者常表现为疲劳、焦虑、疼痛、睡眠障碍、尿频尿急等,并伴随着运动迟缓、静止性震颤和肌僵直等运动症状。丘脑底核(Subthalamic nucleus,STN)脑深部刺激(Deep brain stimulation,DBS)由于可以有效缓解PD症状在临床上广泛应用。研究脑深部刺激对帕金森病的作用机理,有助于指导DBS术后程控参数调节与优化。本文在分析国内外关于脑深部刺激治疗帕金森病相关研究的基础上,研究DBS不同程控参数对STN超直接通路的激活情况的模拟仿真方法,探索其在指导DBS术后程控参数调节的可行性。本文采用接受DBS手术治疗的帕金森病患者的头部多模态影像数据,包括术前T1加权磁共振图像、3D-Flair磁共振图像、扩散张量成像及术后CT图像。首先将上述影像数据与T1加权磁共振图像配准,然后利用FSL在T1加权磁共振图像上对灰质、白质和脑脊液和运动皮层的进行分割,利用3D Slicer在T2加权磁共振图像上对STN进行分割并对扩散张量成像进行分析以获取本文进行DBS对STN超直接通路激活情况模拟仿真所需数据。根据弥散张量图像分析估计大脑区域各向异性的电导率,并用于在COMSOL中模拟DBS在大脑区域的电势分布。利用3D Slicer根据扩散张量图像对经过STN区域进行神经纤维束示踪,与皮质层相连接的神经纤维束作为经STN的超直接通路。根据神经纤维束形态,在Neuron中构建具有多组分电缆模型特性的计算神经模型(通路激活模型),以神经纤维束中心线所处的电势作为该模型的外界电压输入,对不同电刺激作用下超直接通路电信号传导与激活情况进行模拟。根据患者DBS术后程控最佳电刺激参数进行回顾性验证,结合DBS超直接通路激活模型假说,仿真结果与临床结果具有较好的一致性。本文所建立的DBS神经通路激活仿真模型可以模拟不同DBS参数(如电极位置、触点选择还有电刺激的幅值、频率、脉宽等)作用下神经通路的激活情况,可为医生DBS参数调节提供参考。
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