帕金森病患者震颤研究：DFA 与香农熵揭示治疗影响

《Scientific Reports》：Study of autocorrelations and uncertainties applied to patients with Parkinson’s disease

为解决帕金森病治疗评估难题，研究人员用 DFA 和香农熵研究患者震颤，发现其可反映治疗影响，助力病情分析。

　　帕金森病，这一神秘的神经系统疾病，如同隐匿在身体深处的 “捣蛋鬼”，悄无声息地影响着众多患者的生活。患者常出现震颤、运动迟缓等症状，严重降低生活质量。目前，针对帕金森病的治疗手段中，深部脑刺激（Deep Brain Stimulation，DBS）和左旋多巴（Levodopa，L-dopa）药物治疗应用广泛。然而，现有的评估工具，如统一帕金森病评定量表（Unified Parkinson’s Disease Rating Scale，UPDRS）和震颤评定量表（Tremor Rating Scale，TRS）存在主观性较强、依赖专业人员评估等问题，难以精准衡量治疗效果。因此，深入探究帕金森病的治疗机制，寻找更客观有效的评估方法迫在眉睫。

在这样的背景下，来自巴西 SENAI CIMATEC UNIVERSITY 和巴伊亚州立大学（State University of Feira de Santana）的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为帕金森病的治疗评估带来了新的曙光。

研究人员运用了去趋势波动分析（Detrended Fluctuation Analysis，DFA）和香农熵（Shannon Entropy，H）两种关键技术。DFA 是一种用于自相关分析的统计方法，通过计算信号的波动函数与时间尺度的关系，得到自相关指数αDFA?，以此判断信号的特性。香农熵则用于衡量系统的不确定性，在本研究中反映帕金森病静止震颤位置的不确定性。研究数据来源于 PhysioNet 数据库中 16 名接受高频 DBS 的帕金森病患者，这些患者被分为高振幅震颤组和低振幅震颤组，分别接受不同条件（DBS 开 - 关、L-dopa 开 - 关）的测试。

研究结果如下：

• 不同条件下的 DFA 结果：在 L-dopa 和 DBS 均关闭时，高振幅震颤组的FDFA?值低于低振幅震颤组，且高振幅震颤组在n≈20时存在明显的行为转变，αDFA?指数在不同时间尺度表现各异；低振幅震颤组大多呈现αDFA?≈0.5的幂律关系。随着 DBS 或 L-dopa 开启，高、低振幅震颤组的FDFA?值差异减小，行为转变也有所变化。当 DBS 和 L-dopa 均开启时，两组均呈现单一幂律关系，αDFA?均值分别为 0.61（高振幅）和 0.59（低振幅） 。
• 不同条件下的香农熵结果：当 L-dopa 和 DBS 均关闭时，高振幅震颤组的香农熵均值约为 0.93，接近最大值 1.0（代表最大不确定性），低振幅震颤组约为 0.61。随着 DBS 或 L-dopa 开启，高振幅震颤组的香农熵值降低，逐渐接近低振幅震颤组。当 DBS 和 L-dopa 均开启时，两组香农熵均值接近 0.61。

综合研究结果与讨论，研究人员得出结论：DFA 自相关分析和香农熵能够有效捕捉帕金森病患者治疗过程中（DBS 开 - 关、L-dopa 开 - 关）的影响。当患者未接受任何治疗（DBS 关闭、L-dopa 关闭）时，FDFA?在n=20时出现明显转变，高振幅震颤组的香农熵值接近最大值。而当 DBS 或 L-dopa 开启后，FDFA?在n=20的转变趋势消失，高振幅震颤组的香农熵值降低。当 DBS 和 L-dopa 均开启时，这种影响更为显著，FDFA?呈现长程幂律自相关，αDFA?≈0.6，香农熵值约为 0.6，小于最大值。

该研究意义重大。自相关指数αDFA?能有效区分高、低振幅震颤，识别震颤行为在典型时间尺度上的转变；香农熵则反映震颤位置的不确定性。二者结合，为全面了解 DBS 和 L-dopa 对帕金森病患者的治疗效果提供了新视角，有助于更深入地分析病情，还可能为 UPDRS 和 TRS 量表提供补充信息，推动帕金森病治疗评估的发展，为患者的精准治疗带来新的希望 。