基于DTI的术前结构网络预测帕金森病丘脑底核深部脑刺激初始疗效

针对帕金森病(PD)患者深部脑刺激(DBS)疗效个体差异大的问题，中南大学湘雅医院团队通过扩散张量成像(DTI)构建术前白质结构网络，发现左额上回-左内侧额回连接强度与轴向症状改善显著相关，融合临床和网络特征的预测模型(R2=0.534)优于传统方法，为DBS术前评估提供新型生物标志物。

　　

帕金森病作为一种常见的神经退行性疾病，其标志性运动症状如震颤、强直和运动迟缓等，给患者生活质量带来严重影响。虽然丘脑底核深部脑刺激(STN-DBS)已成为中晚期帕金森病的有效治疗手段，但临床实践中发现一个令人困惑的现象：不同患者对相同手术方式的反应差异显著，部分患者术后症状改善有限。这种疗效差异使得医生和患者都面临重大决策困境——如何提前预判手术效果？传统的左旋多巴负荷试验(LCT)虽有一定预测价值，但缺乏神经机制层面的解释。

针对这一临床难题，中南大学湘雅医院神经外科团队开展了一项创新性研究。研究人员意识到，大脑作为一个复杂的网络系统，其结构连接特征可能隐藏着疗效差异的关键密码。既往功能磁共振(fMRI)研究虽有所发现，但受限于信号稳定性问题。为此，团队另辟蹊径，选择更具稳定性的扩散张量成像(DTI)技术，通过构建白质结构网络来探索这一科学问题。相关研究成果发表在《Scientific Reports》期刊上。

研究团队采用了多学科交叉的技术路线：首先收集93例接受双侧STN-DBS手术的帕金森病患者临床资料，按运动症状改善率中位数分为高改善组(HIG)和低改善组(LIG)；利用概率约束球面反卷积(CSD)算法处理DTI数据，基于Brainnetome图谱构建246个节点的结构网络；采用图论分析比较两组全局和节点拓扑特征；最后建立融合临床和网络特征的预测模型。

在"比较全局和节点拓扑特征"部分，研究发现低改善组表现出更长的标准化特征路径长度(λ=1.149±0.003 vs 1.148±0.003，p=0.031)，提示其信息传递效率降低。这一发现从网络科学角度解释了疗效差异：更长的路径长度意味着刺激信号难以快速传递到远端脑区，影响整体网络调控效果。

"比较结构连接"结果显示，低改善组在四个边缘连接上显著减弱，其中最引人注目的是左额上回中央区(SFG.L)与左内侧额回腹外侧区(MFG.L)的连接[SFG.L-MFG.L(1,23)]。这一发现通过雷达图可视化显示，相关节点主要分布在额顶网络(FPN)、默认模式网络(DMN)等高级认知网络。

"网络拓扑特征与DBS疗效的关系"分析发现，左额上回-左内侧额回连接强度与轴向症状改善率显著相关(r=0.221,p=0.033)。这一发现具有重要临床意义，因为轴向症状(如步态冻结)对生活质量影响大且对治疗反应差，该连接可能成为改善这类难治性症状的关键靶点。

研究最突出的创新点在于"不同方法的预测性能比较"：融合临床特征和网络特征的模型预测效能(R²=0.534)显著优于单纯临床模型(R²=0.487)，其中左额上回-左内侧额回连接被确定为独立预测因子。这一突破为临床决策提供了客观量化工具，

在讨论部分，研究人员强调该研究首次系统揭示了白质结构网络特征与STN-DBS疗效的关系：一方面，全局网络效率降低(表现为路径长度增加)是疗效不佳的危险因素；另一方面，左额叶特定区域的结构连接强度可作为预测生物标志物。这些发现不仅为理解DBS作用机制提供了新视角，也为个体化治疗策略制定奠定了基础。

值得注意的是，虽然研究发现认知功能与网络特征相关，但中介分析未证实认知在其中的中介作用，这提示网络特征对疗效的影响可能存在更直接的神经调控途径。研究也存在一定局限性，如缺乏健康对照、样本量有限等，未来需要通过多中心研究进一步验证。

这项研究将脑连接组学与临床神经病学有机结合，开创了帕金森病精准治疗的新思路。其建立的预测模型有望转化为临床实用工具，帮助医生更准确地筛选DBS手术获益人群，避免不必要的手术风险，最终实现"量脑定制"的个体化神经调控治疗。