光谱探针可以增强帕金森氏症的深部脑刺激程序

深部脑刺激 (DBS) 已成为晚期帕金森病患者越来越普遍的治疗方法，但该手术仍存在重大风险。一种执行两种类型的光谱学的新探针可以通过帮助医生更准确地在大脑内部导航仪器来使程序更安全并提高成功率。研究小组使用主成分分析 (PCA) 识别白质和灰质，证明光谱测量适用于神经导航。

对于 DBS，外科医生在大脑中放置电极以破坏导致与晚期帕金森氏病相关的衰弱性震颤和僵硬的错误信号。对于不再受益于可用药物的患者来说，它可能是一种非常有效的治疗方法，但将电极放置在错误的位置会降低疗效并导致心理障碍。

来自魁北克 CERVO 大脑研究中心(拉瓦尔大学)的 Mireille Quémener 将在 2023 年 4 月 23 日至 27 日在不列颠哥伦比亚省温哥华举行的 Optica 生物光子学大会上详细介绍这项新研究。Quémener 的演讲定于 4 月 27 日星期四 12:15 进行太平洋夏令时间(UTC – 07:00)。

“改进 DBS 电极插入的神经外科指导将简化手术过程，减少手术时间，降低整体健康治疗成本并防止不良神经心理后果，”Quémener 说。

实时导航支持

DBS 是一个分为两部分的手术，包括一个将电极放置在大脑特定部位的手术和第二个植入电池组的手术，该电池组将电流输送到电极。对于第一个程序，医生通常依靠术前磁共振成像 (MRI) 扫描来计划插入电极的位置。然而，这有时会导致放置不准确，因为在通过头骨钻孔的过程中，大脑可能会移动多达 2 毫米。

在这项新工作中，研究人员创建了一个 DBS 电极，该电极通过光学探针得到增强，可在插入过程中对脑组织执行相干反斯托克斯拉曼散射光谱 (CARS) 和漫反射光谱 (DRS)。该探头安装在 DBS 电极内，包含两根用于 CARS 和 DRS 照明的光纤，以及用于收集信号的第三根光纤。一旦电极到达目标位置，光学探头就可以在电极停留在原位的同时。

确认准确性

为了测试新探针，神经外科医生用它在人类尸体大脑的六个区域植入电极。CARS 和 DRS 测量值是在大脑的两个半球中的每一个中沿着 50 毫米的总长度收集的。手术结束后，研究人员提取了大脑，并目视识别了探针穿过的白质和灰质。

将 CARS 和 DRS 测量的读数与大脑结构的视觉记录进行比较，研究人员发现 CARS 和 DRS 方法可以非常准确地识别脑组织。这些发现证实，光谱学可能是帮助神经外科医生导航大脑的有用工具。

研究人员计划研究该方法是否可用于收集更详细的光谱信息，例如测量提供大脑活动化学特征的神经递质。

“我们的团队目前正在努力调整光学探头，以便将其用于将接受 DBS 手术的患者的临床试验中。我们相信光学方法在手术指导方面具有巨大的潜力，并希望我们的技术能够在临床上出现，以协助外科医生进行各种脑部手术，”Quémener 说。